Le transfert de gènes vertical et horizontal a façonné la colonisation végétale et la dégradation de la biomasse chez le genre fongique Armillaria

Nature Microbiologie (2023)Citer cet article

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Le genre fongique Armillaria contient des pathogènes nécrotrophes et certains des plus grands organismes terrestres qui causent d'énormes pertes dans divers écosystèmes, mais la façon dont ils ont développé leur pathogénicité dans un clade de dégradateurs de bois à dominante non pathogènes reste insaisissable. Nous montrons ici que les espèces d'Armillaria, en plus des duplications de gènes et des origines génétiques de novo, ont acquis au moins 1 025 gènes via 124 événements de transfert de gènes horizontaux, principalement à partir d'Ascomycota. Le transfert horizontal de gènes pourrait avoir affecté les capacités de dégradation de la biomasse végétale et de virulence des Armillaria, et fournit une explication de leur stratégie inhabituelle de pourriture molle du bois. Les données combinées d'expression multi-espèces ont révélé une régulation étendue de gènes acquis horizontalement et liés à la pourriture du bois, de facteurs de virulence putatifs et de deux nouvelles petites protéines sécrétées conservées induites par la pathogénicité, qui ont induit une nécrose in planta. Dans l’ensemble, cette étude détaille comment l’évolution a combiné les gènes hérités horizontalement et verticalement dans des traits adaptatifs complexes de dégradation de la biomasse végétale et de pathogénicité chez d’importants agents pathogènes fongiques.

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Les nouveaux assemblages génomiques et annotations générés dans cette étude sont déposés dans le cadre du projet 1000 Fungal Genome chez JGI ​​Mycocosm (https://mycocosm.jgi.doe.gov/Armillaria/Armillaria.info.html) et chez DDBJ/EMBL/GenBank sous le numéros d'accession PRJNA463936, PRJNA500536, PRJNA500837, PRJNA519860, PRJNA519861, PRJNA571622, PRJNA677793 et ​​PRJNA677794. De nouveaux ensembles de données RNA-seq utilisés dans cette étude sont déposés dans les archives omnibus d'expression génique du National Center for Biotechnology Information à l'adresse https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/. Le numéro d’accession pour le test in planta entre A. luteobubalina et E. grandis est PRJNA975488 ou GSE233220. Pour le test d’invasion de tige, les numéros d’accession sont PRJNA972908 pour A. ostoyae et PRJNA972989 pour A. borealis. Des arbres génétiques et des cartes thermiques d'expression génique validés phylogénétiquement pour diverses familles de gènes pour les six ensembles de données RNA-seq utilisés dans cette étude peuvent être trouvés dans le référentiel Figshare à l'adresse https://figshare.com/articles/dataset/Gene_trees/22730534 et https:/ /figshare.com/articles/figure/Gene_expression_heatmaps/22778477?file=40472333 respectivement. Les données sources sont fournies avec ce document.

Les codes associés aux analyses et à la visualisation des données sont disponibles sur https://github.com/nehasahu486/Armillaria-phylogenomics/tree/main.

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