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活体营养美味黑粉菌(Ustilago esculenta)与菰草(Zizania latifolia)互作在其上部产生膨大结构,称为茭白。茭白是一种重要的水生蔬菜。美味黑粉菌以菌丝体形式长期存活在寄主体内,随着寄主无性繁殖转移到新的寄主体内,与寄主建立内生关系。有时,一些植株在膨大结构中产生黑色的冬孢子堆,称为灰茭。美味黑粉菌与寄主建立活体营养和内生关系,在黑粉菌中是独特的。活体营养关系的建立涉及大量的分子互作机制。虽然基因组测序早已完成,但大量的基因功能还不清楚。尤其,真菌的分泌蛋白是互作机制的重要组成部分。本文利用蛋白组学测序和结合生物信息学分析,揭示来自茭白和灰茭株系间分泌蛋白差异,为理解美味黑粉菌与寄主互作分子机制提供重要的信息。1.分泌蛋白组测序。用采集于浙茭2号含有冬孢子堆的茭白(JB)和灰茭(HJ)样品诱导担孢子产生,通过担孢子在察氏配培养基中培养,获取分泌蛋白。用3K蛋白分离柱分离每个样品的肽段,小于3K肽段直接进行测序,大于3K肽段酶切后进行测序。用两个样品质谱数据集分别与来自茭白美味黑粉菌4tube、来自灰茭美味黑粉菌H3、玉米黑粉菌521(Ustilago maydis 521)和丝孢堆黑粉菌SRS1_H2-8(Sporisorium reiliana.SRS1_H2-8)基因组进行多肽分析,分析结果显示,大于3K的JB样品中,与4个基因组4tube、H3、521和SRS1_H2-8匹配,获得的同源基因分别为602、600、402、和407个;而小于3K的JB样品中,与4个基因组4tube、H3、521和SRS1_H2-8匹配,获得的同源基因分别为345、345、281和294。大于3K的HJ样品中,与4个基因组4tube、H3、521和SRS1_H2-8匹配,获得的同源基因分别为183、182、133和142个;而小于3K的HJ样品中,与4个基因组4tube、H3、521和SRS1_H2-8匹配,获得的同源基因分别为690、569、505和920个。在JB样品中,每个基因组内合并大于3K和小于3K的同源基因后,4tube、H3、521和SRS1_H2-8基因组分别含有的基因为821、816、637和658个。同样,在JB样品中,合并后的4tube、H3、521和SRS1_H2-8基因组中分别含有691、689、619和1018个。2.分泌蛋白组分析分析JB和HJ样品中基因编码的蛋白产物的同源性发现,在JB样品中,4个基因组中共有的同源基因有97个,在4tube、H3、521和SRS1_H2-8基因组有专化性基因分别为163、118、377、128个。同样,在HJ样品中,4个基因组中共有的同源基因有64,在4tube、H3、521和SRS1_H2-8基因组有专化性基因分别为173、110、326、501个。3.分泌蛋白功能注释信号肽预测。分泌蛋白的信号肽被预测结果显示,在JB样品中的821个基因编码的蛋白中,有133个预测有信号肽蛋白;在HJ样品中的689个基因中,有98个预测有信号肽蛋白。基因功能注释。分泌蛋白的基因功能注释结果显示,在JB样品中的821基因编码的蛋白中,注释的基因编码的蛋白有274个,假设蛋白有407个,无特征蛋白有140个;在HJ样品中的689个基因编码的蛋白中,注释的基因有250个,假设蛋白有325个和无特征蛋白有114个。4.碳水化合物活性酶分析JB和HB碳水化合物活性酶分析显示,在JB样品中,共发现碳水化合物活性酶32个,其中糖苷水解酶类(GHs)有11个(34.38%),糖苷转移酶类(GTs)有9个(28.13%),碳水化合物脂酶类(CEs)有7个(13.10%),碳水化合物结合模块(CBMs)有5个(15.63%)。在HJ样品中,共发现碳水化合物活性酶84个,其中糖苷水解酶类(GHs)有41个(48.81%),糖苷转移酶类(GTs)有19个(22.62%),碳水化合物脂酶类(CEs)有13个(15.48%),碳水化合物结合模块有11个(13.10%)。两个样品中均没有发现多糖裂解酶类(PLs)。