文 | 小魏档案编辑 | 小魏档案«——【·前言·】——»Fagaceae家族包括九属900多种，分布于世界温带，亚热带和热带地区。
在西半球，Fagaceae的范围从加拿大南部到哥伦比亚，在那里它们生长为高大的树木，偶尔作为灌木。
Fagaceae包括主要物种，如栗子，橡树和山毛榉。
桫椤科具有重要的生态和经济价值。
它们是北半球大多数硬木森林的主要物种。
Fagus，Castanea，栎属和大多数Castanopsis物种的坚果是森林动物的重要食物来源，并产生高质量的可萃取油。
Fagaceae是建筑，电线杆，地板，家具，橱柜和其他应用的重要木材资源。
在20世纪初引入板栗枯萎病之前，美国板栗通过为各种昆虫，鸟类和哺乳动物提供食物，为农村社区提供食物，纤维和木材，发挥了特别重要的经济和生态作用。
一、Fagaceae物种在被子植物的系统发育中的地位化石年代测定法显示，法加莱斯目物种存在于84万年前。
据估计，法加莱斯家族的分化时间早在103mya。
Fagaceae物种在被子植物的系统发育中占有关键地位。
它们与EurosidI组中的葫芦紧密聚集，其中包括几种模式植物物种，例如Medicagotruncatula，Glycinemax，Populustrichocarpa和Eucalyptus grandis。
其存在完整或接近完整的全基因组序列。
几种模式植物的密切系统发育关系应该使Fagaceae的成员成为木本和草本物种之间比较基因组学的良好模型。
二、CBD抗性分子基础的作用Fagaceae的基因组资源也有实际应用。
CBD是由真菌Cryphonectriaparasitica引起的干溃疡病。
病原体感染树干组织，并通过包围树枝来杀死树木的地上部分。
今天，美国板栗主要作为林下灌木存在，反复从枯萎顶树的根领发芽。
在枯萎病出现后启动了培育木材型抗枯萎病板栗的计划，但未能生产出具有可接受抗性水平的所需木材型树。
1983年，美国板栗基金会启动了一项计划，通过回交育种将抗枯萎病亚洲板栗物种的基因引入美国板栗。
美国板栗合作者基金会在抗性有限的纯美国板栗树之间进行杂交，以供将来选择。
C的低毒力真菌基因型的介绍。
寄生虫在欧洲成功地控制了枯萎病的严重程度，但在北美只有有限的成功。
了解对CBD抗性的分子基础可以使美国板栗最终恢复到北美东部的森林。
三、Fagaceae项目基因组工具开发的作用Fagaceae项目的基因组工具开发旨在为几种北美Fagaceae物种开发基因组资源，以帮助解决该植物家族中美国板栗和其他树木的主要森林健康问题。
本研究中为美国和中国板栗生成的超过1万个cDNA序列已被用于推进对CBD抗性遗传学的认识。
对健康和枯萎病感染的美国板栗和中华板栗的转录组序列进行了初步比较，从而鉴定出潜在的候选抗病基因。
我们现在报告了这两个物种总共超过000，83个重叠群，其中包括来自中国板栗的000个Sanger序列以及9000个序列读数。
此外，转录本重叠群的组装是使用SeqMan™NGen™v454.1软件进行的，该软件提供了比2年可用的Newbler程序版本更好的454个读取的组装。
本研究通过使用倒数最佳命中分析，更好地定义了用于比较美国和中国板栗之间DTA基因的直系同源物。
用于评估转录本丰度的DEGseq软件包包括统计分析，使其成为比先前分析中使用的工具更强大的工具。
四、CBD抗性候选基因的功能本文报告了板栗转录组的进一步分析和参与CBD防御的候选基因的鉴定。
分析转录组的覆盖率。
包括鉴定的基因数量、序列长度、基因家族大小以及与其他木本和草本物种转录组的相似性。
转录本重叠群分别包括来自美国和中国板栗的全长编码序列，这是Fagaceae基因组研究的宝贵资源。
使用DEGseq分析栗子基因的差异转录本丰度允许鉴定口腔癌与健康干组织中数百个具有DTA的防御相关候选基因。
使用实时定量RT-PCR验证了一小部分对CBD抗性的候选基因的DTA。
五、焦磷酸测序的作用在这项研究中，从各种组织生成了超过1万个测序读数，并分别组装成5，34和800，48个重叠群，分别用于美国和中国板栗。
细胞器DNA的低污染水平，完整或接近完整的cDNA序列的比例以及参与各种生物过程的基因的深度覆盖表明焦磷酸测序是非模型树种基因发现。
EST测序和转录组分析的绝佳工具。
结合501和Sanger序列可以改善重叠群的构建。
因为使用这两个数据集的组装导致更多的读取被整合到重叠群中，而不是单独组装热序列，从而导致重叠群序列略少但更长。
使用最近开发的工具，该工具估计覆盖给定物种转录组所需的测序量，并考虑测序平台和每个物种产生的重叠群数量。
我们确定，只需两个或三个来自不同发育阶段和生理条件的19序列的附加板应该允许454%覆盖中国和美国板栗的转录组。
六、GTDF测序工作的作用GTDF的测序工作将GenBank中可用的FagaceaecDNA的数量从几个序列增加到每个研究物种的数十万个序列。
cDNA序列和重叠群序列可在克莱姆森大学托管的网站上公开访问，为Fagaceae物种特异性BLAST搜索提供了工具。
cDNA序列已被用于选择分子标记，例如简单序列重复和单核苷酸多态性，用于中国和美国板栗的遗传图谱，用于订购中国板栗的物理图谱，以及表征microRNA。
这些序列还用于鉴定参与CBD抗性的候选基因，其中一些基因正在被功能表征。
还正在检查具有DTA的基因与QTL的共定位，以抵抗CBD。
七、Fagaceae重叠群与木本物种之间的关系与两个模型系统的蛋白质组的BLASTX比对表明，来自Fagaceae物种的转录本重叠群序列的~60%与预测的蛋白质具有很强的相似性。
其余重叠群与拟南芥或杨树蛋白质组中的任何序列都不匹配。
其中很大一部分是短序列，可能起源于3'或5'未翻译区域，这些区域往往在物种之间高度差异。
这些序列的一部分也可能对应于非编码RNA，或潜在的栗子特异性基因。
对具有完整基因组序列的八种植物物种的蛋白质组进行BLAST搜索表明。
大部分Fagaceae重叠群与木本物种的基因有更好的排列，毛果杨和木瓜木瓜与非木本植物被子植物物种。
其他树种如郁金香百合和番木瓜也报告了类似的结果。
许多长寿的木本植物，包括Fagaceae物种，在达到开花年龄之前表现出延长的幼体发育阶段，而大多数草本植物在一个生长季节达到开花年龄。
因此，这些观察结果可能与木本物种与草本物种的基因进化速度较慢有关。
八、两组GDTA之间的区别在基因表达的计算机分析中，在美国栗子中鉴定出的GDTA是中国板栗的两倍以上。
然而，两组DGTA之间的大部分区别在于与感染部位植物防御资源利用率增加相关的诱导管家基因的数量。
在美国和中国诱导的管家基因数量的差异可能是由于这两个物种对寄生梭菌感染的反应幅度。
美国和中国板栗中属于“对生物和非生物刺激的反应”类别的基因数量比之前使用部分数据集报道的基因数量高出14倍和6倍以上。
此外，先前确定的几个基因在该分析中未得到证实。
然而，在这项研究中发现了许多具有DTA的新基因。
这些结果之间的差异与更大的数据集有关，其中包括454和毛细管序列，更好的重叠群组装以及使用更强大的DTA分析工具。
九、参与苯丙烷代谢基因的功能本研究中鉴定的DTA基因属于众所周知的植物途径，如苯丙烷代谢、植物激素信号传导、细胞壁生物合成、蛋白水解等。
这些基因和途径在植物对病原体的反应中在不同的时间起作用。
参与苯丙烷代谢的基因类别在植物防御的早期起作用，用于抑制或阻止植物病原体的渗透和进展。
该类别包括用于生物合成单木质素和其他酚类化合物的基因。
先前的研究表明，木质素的生物合成对于细胞壁的贴合至关重要，细胞壁是植物抵御入侵真菌的第一道防线之一。
除木质素外，其他聚合物的生物合成似乎也跟随着感染而发生，如UDP-葡萄糖：硫代氢氰酸酯S-葡萄糖基转移酶转录物丰度增加所表明。
似乎还产生了其他参与植物防御害虫和病原体的酚类产物，这可以通过编码已知调节类黄酮生物合成的基因的转录本来推断。
十、ABA的功能在应对枯萎病感染时检测到的第二重要的基因类别包括来自植物激素信号通路的基因，包括JA，SA和乙烯。
这些激素触发对坏死性病原体诱导的全身耐药性和全身获得性耐药的激活。
SAR是针对各种病原体和昆虫的有效防御机制。
鉴定出JA应答途径的几个基因，如茉莉酸甲酯酶、酰基辅酶A氧化酶、phyB途径和ATP酶转运蛋白。
鉴定出参与SA反应的基因，如羟基-2-甲基-2-丁烯基4-二磷酸、HopW1-1-相互作用蛋白1，SA通路被认为是防御坏死性病原体的主要通路之一。
通过抑制生长素信号通路调节防御效应基因和全身获得性耐药性的表达。
另一种似乎在板栗对CBD的抵抗力中发挥作用的激素是脱落酸。
虽然ABA被描述为一种易感因素，但其他研究表明，它通过启动胼胝糖沉积或通过限制真菌Cochliobolusmiyabeanus在水稻叶肉中的进展来激活植物防御。
其他参与SAR的信号基因可诱导多种防御基因，包括质外体脂质转移蛋白和碱性几丁质酶等。
十一、总结一个世纪前，板栗枯萎病摧毁了美国板栗。
回交育种正在进行中，以将中国板栗的抗性引入幸存的美国板栗基因型。
开发Fagaceae家族的基因组资源，该项目的重点是Castanea mollissima Blume和Castanea dentata。
Borkh有助于回交育种工作，并通过基因组测序和基于图谱的克隆最终鉴定枯萎病抗性基因。
之前的一项研究报告了这两个物种转录组的部分特征。
在这里，对更大的数据集和组件进行了进一步分析，包括454和毛细血管序列，并鉴定了口腔溃疡与健康干组织中具有差异转录本丰度的防御相关基因。
该项目已经从美国和中国栗子中产生了超过83，000个转录重叠群，并确定了数百个可能与板栗对寄生梭菌的抗性有关的基因和调控途径。
这些资源还被用于栗子物种之间以及板栗与其他密切相关物种之间的SNP和SSR标记开发，遗传图谱，物理图谱和基因组组织比较。
确定的几个候选基因正在利用植物转化来分析其功能。
项目生成的cDNA数据库也被用于绘制表达基因图谱，并注释在提交本报告期间正在组装的中国板栗基因组中的蛋白质组。