组学重建真菌现有分类体系

作者: 分类: 奇闻 发布时间: 2017-12-29 08:20

研讨布景

真菌是地球上最大、丰厚度最高的生物之一,估量有150万到500万个物种,现在UNITE 数据库中有ITS序列的真菌物种为 73,929 个。

https://unite.ut.ee/

现在具有全基因组数据的物种大约有400个,它们的基因组巨细从2M-180M不等。现在真菌界的物种进化联系首要是基因树树立的,人们一般会选几个蛋白质编码基因或许DNA片段进行多序列比对,然后进行体系发育树的构建。例如2006年美国密歇根大学Tim教授用了6个基因(18S, 28S, 5.8S, EF1a 以及 RPB1 和 RPB2)对真菌高阶分类单元进行了重建。这也是现在真菌界比较安稳的体系发育树,如下图。


然而在物种进化过程中,因为其编码的每个基因收到的进化挑选压力不同,比方有的十分重要的功用基因突变会导致物种逝世等,所以这类基因相对十分保存,进化速度慢,而有部分基因不编码重要的生理功用受的进化挑选压力较小,然后进化速度较快。所以物种树是不能用基因树彻底代替的,在曾经基因组测序贵,可用数据较少的情况下用多基因树进行体系发育重建是一个很好的方向。跟着真菌全基因组数据越来越多,研讨者们开端测验用不用的办法构建全基因组体系发育树如composition vector(CV) 等。

本文中,作者把两个不同的物种比方成两本不同的书,基因树就像是用书中的一些类似的阶段来判别这两本书是不是一样,而作者开发的全基因组建树的办法就是考虑从整本书的视点来全面比较两本书之间的联系,并给出更为合理的进化联系。作者开发了一种叫Feature Frequency Profile (FFP) 的办法进行全基因组树的构建。作者方针首要是a. 从头审视由基因树主导的物种进化分支联系;b.让我们争辩现在用基因树进行进化模型剖析的利害并与全基因组树进行比较。

首要成果:

作者别离用已宣布的全基因组数据;转录组数据以及蛋白质组数据别离建树进行比较,发现用蛋白质组数据建的树数,拓扑结构最安稳,作者用蛋白质组数据建的树别离与基因树进行了一系列比较。接下来作者给出了一些十分颠覆性的定论:

  1. 曾经我们一般以为真菌界有4-8个首要的门,包含(Glomeromycota, Zygomycota, Basidiomycota, Ascomycota, Chytridiomycota, Neocallimatigomycota, Blastocladiomycota, and Microsporidia)。而作者经过蛋白质组树将真菌界削减到3个类群,第一类是毕生不发生双核的单核真菌:Cryptomycota, Chytridomycota, and Zygomycota。第二类是有性生殖发生担孢子的担子菌门包含: Puccinomycotina, Ustilaginomycotina, and Agaricomycotina。第三类是有性生殖发生子囊孢子的子囊菌门,包含:Taphrinomycotina, Saccharomycotina, and Pezizomycotina。作者以为这三个门是一切真菌的一起先人

  1. 在基因树中坐落一切真菌基部方位的Microsporidia,在蛋白树中被分到了非真菌的单细胞真核生物中。蛋白树显现Microsporidia的蛋白组数据与原生动物更为类似,而不是真菌。

  2. 另一个重要的调整是把Neocallimastigomycota成真菌界换到了原生动物界,并且本文还调整了Wallemia等菌的分类方位。

总结

本文在真菌高阶分类单元重建了现有的分类体系,尽管本文才刚刚宣布还未有人引证,但可以预见本文在真菌分类进化范畴的引领性效果,跟着测序越来越廉价,以及生物信息学技能的开展,未来用组学数据进行进化及体系发育剖析将替代根据单个或许多个基因进行体系演化办法,让我们从井蛙之见年代进入纵览大局年代。

Reference

https://unite.ut.ee/

Choi J J, Kim S H. A genome Tree of Life for theFungi kingdom[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017, 114(35):9391-9396.

James T Y, Kauff F, Schoch C L, et al.Reconstructing the early evolution of Fungi using a six-gene phylogeny[J].Nature, 2006, 443(7113): 818.