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发表时间：2024.10.07
研究背景
胡萝卜（Daucus carota）是全球最受欢迎的蔬菜之一，具有丰富的营养价值。然而，胡萝卜常受到由病原真菌黑斑病菌（Alternaria dauci） 引起的叶枯病威胁，导致全球范围内显著的产量损失。尽管科研人员长期致力于解决该问题，但由于胡萝卜和病原菌的基因组装存在质量不佳的问题，研究进展较为缓慢。
此前的基因组版本存在较多的空隙和不完整性，特别是涉及到着丝粒和端粒区域。为了解决这一问题，本研究利用先进的基因组测序技术，生成了胡萝卜DH13M14和A. dauci A2016的端粒到端粒（T2T）基因组序列，并通过转录组学研究揭示了胡萝卜与病原菌在感染过程中的相互作用机制。
主要内容与关键结论
研究组成功构建了胡萝卜和A. dauci的T2T基因组，分别为451.04 Mb和34.91 Mb。这些基因组相较于之前的版本具有更高的完整性和连续性，特别是着丝粒和端粒的完整组装。
通过对胡萝卜叶片在感染过程中6个时间点的转录组学分析，研究捕捉了胡萝卜和病原菌的动态基因表达重编程过程：
病原菌在感染过程中上调了与植物细胞壁降解相关的效应蛋白和酶的表达，如纤维素酶和果胶酶，从而增强了其致病能力。 胡萝卜在感受到A. dauci的侵袭时，通过模式识别受体触发免疫（PTI） 和效应子触发免疫（ETI） 启动了免疫反应，同时也参与了茉莉酸（JA）、水杨酸（SA）和乙烯等植物激素的信号转导。 该研究为理解胡萝卜抗病机制及病原菌的致病过程奠定了基础，同时创建的胡萝卜数据库（CDB） 为胡萝卜研究社群提供了一个有用的资源平台。
研究方法
基因组测序与组装：本研究结合使用了PacBio HiFi长读长、Oxford Nanopore Technology（ONT）超长读长、Illumina短读长及Hi-C数据，对胡萝卜和A. dauci进行了基因组组装。特别是HiFi和ONT数据提高了组装的准确性和连续性，生成了无空隙的染色体级别基因组。
转录组学分析：通过在胡萝卜感染过程中采集6个时间点（0、8、16、24、36、48小时后）的样本，进行RNA测序，分析胡萝卜和A. dauci的基因表达变化，揭示了它们在病原菌侵袭过程中的动态转录组重编程。
创新点
T2T基因组的构建：相比之前存在较多空隙的基因组版本，首次生成了胡萝卜和A. dauci的无空隙T2T基因组，大大提高了基因组的完整性和质量，特别是端粒和着丝粒的精准组装。
胡萝卜-病原菌相互作用的动态转录组学：通过捕捉胡萝卜与A. dauci相互作用过程中的基因表达变化，首次揭示了病原菌如何通过分泌效应蛋白破坏胡萝卜细胞壁，同时胡萝卜通过PTI和ETI机制进行防御。
胡萝卜数据库（CDB）：该数据库整合了胡萝卜和A. dauci的基因组数据，为未来的抗病研究和胡萝卜育种提供了重要资源。研究者可以利用该平台进行基因搜索、BLAST比对以及基因组浏览等分析。
