संयुक्त पैंजेनोमिक्स और ट्रांसक्रिपटॉमिक्स तेजी से विकसित हो रहे फंगल प्लांट रोगज़नक़ में कोर और निरर्थक विषाणु प्रक्रियाओं को प्रकट करता है

अमूर्त

पृष्ठभूमि

तेजी से विकसित होने वाले रोगजनकों में जीनोमिक भिन्नता का अध्ययन संभावित रूप से उनके "मूल जीव विज्ञान" का समर्थन करने वाले जीन की पहचान करने में सक्षम बनाता है, जो मौजूद, कार्यात्मक और सभी उपभेदों या "लचीले जीव विज्ञान" द्वारा व्यक्त किया जाता है, जो उपभेदों के बीच भिन्न होता है। लचीले जीव विज्ञान का समर्थन करने वाले जीन को "सहायक उपकरण" माना जा सकता है, जबकि "कोर" जीन सेट एक रोगज़नक़ प्रजाति जीव विज्ञान की सामान्य विशेषताओं के लिए महत्वपूर्ण होने की संभावना है, जिसमें सभी मेजबान जीनोटाइप पर विषाणु भी शामिल है। गेहूं-रोगजनक कवक ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी वैश्विक खाद्य सुरक्षा के लिए सबसे तेजी से विकसित होने वाले खतरों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है और इस अध्ययन का केंद्र बिंदु था।

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परिणाम

हमने 18 यूरोपीय फ़ील्ड आइसोलेट्स का एक पैन्जेनोम बनाया, जिसमें से 12 को संक्रमण के दौरान RNAseq प्रतिलेखन प्रोफाइलिंग के अधीन किया गया। इस डेटा को मिलाकर, हमने 9807 अनुक्रमों वाले एक "कोर" जीन सेट की भविष्यवाणी की, जो (1) सभी आइसोलेट्स में मौजूद थे, (2) निष्क्रिय बहुरूपता की कमी थी, और (3) सभी आइसोलेट्स द्वारा व्यक्त किए गए थे। एक बड़े सहायक जीनोम को भी परिभाषित किया गया, जिसमें कुल जीन का 45% शामिल था। हमने आनुवंशिक और जीनोमिक बहुरूपता को गुणसूत्र और व्यक्तिगत जीन दोनों पैमानों पर वर्गीकृत किया है। विषाणु सहित आवश्यक कार्यों के लिए आवश्यक प्रोटीन में कोर जीन के बीच औसत से कम अनुक्रम परिवर्तनशीलता थी। कोर और सहायक जीनोम दोनों ने कई छोटे, स्रावित उम्मीदवार प्रभावकारी प्रोटीन को एन्कोड किया है जो संभवतः पौधों की प्रतिरक्षा के साथ बातचीत करते हैं। 88 अभ्यर्थियों में से प्लांटा ओवरएक्सप्रेशन में वायरल वेक्टर-मध्यस्थता क्षणिक रोग की पत्ती परिगलन विशेषता को प्रेरित करने वाले किसी भी लक्षण की पहचान करने में विफल रहा। हालाँकि, पाँच कोर जीनों की कमी वाले एक गैर-रोगजनक विलोपन उत्परिवर्ती के कार्यात्मक पूरकता ने दर्शाया कि न्यूनतम अनुक्रम बहुरूपता और उच्चतम अभिव्यक्ति प्रदर्शित करने वाले एकल जीन के पुन: परिचय द्वारा पूर्ण विषाणु को बहाल किया गया था।

निष्कर्ष

ये डेटा उन जीनों को परिभाषित करने के लिए पैंजेनोमिक्स और ट्रांसक्रिपटॉमिक्स के संयुक्त उपयोग का समर्थन करते हैं जो तेजी से विकसित होने वाले रोगजनकों में मूल और संभावित रूप से शोषक कमजोरियों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

कीवर्ड

फॉक्सटेल मोज़ेक वायरस, सेप्टोरिया ट्रिटिसी, नेक्रोट्रॉफ़िक इफ़ेक्टर, आवश्यक जीन, सहायक गुणसूत्र, डोथिडोमाइसेट्स,गुणसूत्र अस्थिरता, माइकोस्फेरेला एसपीपी

पृष्ठभूमि

जानवरों और पौधों को प्रभावित करने वाले संक्रामक रोगों के स्थायी नियंत्रण को कारण सूक्ष्म जीवों के विकास से चुनौती मिलती है [1, 2]। नियंत्रण करने में सबसे कठिन बीमारियाँ वे हैं जो सबसे तेजी से विकसित होने वाली प्रजातियों के कारण होती हैं, जो प्राकृतिक मेजबान प्रतिरक्षा, प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों और/या संक्रामक-विरोधी दवाओं सहित चयनात्मक दबावों पर तुरंत प्रतिक्रिया कर सकती हैं [1, 3]। माइक्रोबियल रोगजनकों के तेजी से विकसित होने की क्षमता कई विशेषताओं से निर्धारित होती है, जिनमें अन्य भी शामिल हैं; (1) तीव्र जीवन चक्र और (2) तंत्र जो यौन प्रजनन को बढ़ावा देते हैं [4]। उत्तरार्द्ध रोगज़नक़ आबादी के भीतर मौजूदा आनुवंशिक भिन्नता के बड़े स्तर को जन्म दे सकता है जिसे बाहरी चयनात्मक दबावों के सामने बनाए रखा और बढ़ाया जा सकता है। जबकि विशेष जीनों में प्राकृतिक आनुवंशिक अनुक्रम भिन्नता प्रदर्शित करने की संभावना हो सकती है, जिससे उनका विकास हो सकता है, दूसरों को रोगज़नक़ों की फिटनेस को प्रभावित किए बिना खोया नहीं जा सकता (या उत्परिवर्तन द्वारा निष्क्रिय नहीं किया जा सकता)। यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक पादप रोगजनकों के लिए, जीनों के बीच बहुरूपता के स्तर में इस अंतर के कारण "दो-गति जीनोम" [5] का एहसास हुआ है, जिसमें कुछ घटक शामिल हैं जो तेजी से विकसित होते हैं और माना जाता है कि वे बाहरी चालकों (मेजबान रेंज और) पर प्रतिक्रिया करते हैं। प्रतिरक्षा, आदि), जबकि अधिक धीरे-धीरे विकसित होने वाले सेट में कोर हाउसकीपिंग और अन्य आवश्यक कार्यों वाले जीन होते हैं। रोगज़नक़ जीनोम के सहायक और मुख्य भागों को एक "पैनजेनोम" में इकट्ठा किया जा सकता है, जिसे किसी प्रजाति में मौजूद जीनों के लगभग पूरे सेट का प्रतिनिधित्व करना चाहिए [6]। पैन्जेनोम के कोर और सहायक भागों का आकार बैक्टीरिया, कवक और ओमीसाइकेट्स की प्रजातियों में भिन्न होता है [7-13] और यह माइक्रोबियल आबादी के तेजी से चयनात्मक दबावों में विकसित होने की क्षमता का संकेत दे सकता है। यह कल्पना की जा सकती है कि कोर के सापेक्ष सहायक पैन्जेनोम जितना बड़ा होगा, ये आबादी तेजी से विकसित होने में उतनी ही अधिक सक्षम होगी। गेहूं का एस्कोमाइसीट कवक रोगज़नक़, ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी, सेप्टोरिया ट्रिटिसी ब्लॉच (एसटीबी) का कारक एजेंट है, जो एक विश्व स्तर पर महत्वपूर्ण बीमारी है जो खाद्य सुरक्षा के लिए खतरा है [14]। रोगज़नक़ को लंबे समय से जनसंख्या जीव विज्ञान और विकास पर अध्ययन के लिए एक मॉडल प्रणाली के रूप में भी माना जाता है [15-18]। ऐसा इसलिए है क्योंकि Z. ट्रिटिसी में यौन पुनर्संयोजन की उच्च दर है जो इसकी आबादी के भीतर बड़ी मात्रा में आनुवंशिक विविधता को बनाए रखती है और वैश्विक और स्थानीय दोनों स्तरों पर तेजी से अनुकूलन की अनुमति देती है [17, 19-24]। परिणामस्वरूप, ज़ेड ट्रिटिसी को प्रतिरोध प्रदान करने वाले प्रमुख गेहूं जीन तेजी से दूर हो जाते हैं [25]। इसके अलावा, व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अधिकांश व्यावसायिक कवकनाशी समय के साथ अपनी प्रभावशीलता खो देते हैं [3]। इन दोनों कारकों का संयोजन वैश्विक गेहूं उत्पादन के लिए खतरा पैदा करता है जिस पर तत्काल ध्यान देने की आवश्यकता है। Z. ट्रिटिसी भी हाल ही में रोगज़नक़ जीनोमिक्स के लिए एक नए मॉडल के रूप में उभरा है, जिसमें अब कई उच्च-गुणवत्ता वाले जीनोम संदर्भ उपलब्ध हैं [26] इसके अलावा बड़ी संख्या में अलग-अलग अलग-अलग जीनोमों से निर्मित पैन्जेनोम्स [27, 28]। शायद Z. ट्रिटिसी जीनोम की सबसे दिलचस्प विशेषताओं में से एक 13 कोर क्रोमोसोम (1-13) की उपस्थिति है जो सभी आइसोलेट्स में पाए जाते हैं, लेकिन फिर 8 छोटे सहायक क्रोमोसोम (14-21) तक पाए जाते हैं जो दिखाते हैं आइसोलेट्स के बीच उपस्थिति/अनुपस्थिति और संरचनात्मक बहुरूपता [26, 29]। सौभाग्य से, सामुदायिक संदर्भ पृथक में से एक, और पूरी तरह से अनुक्रमित होने वाला पहला, 1980 के दशक में एकत्र किया गया डच क्षेत्र पृथक आईपीओ323, 21 गुणसूत्रों को वहन करता है, जो आज तक देखी गई सबसे बड़ी संख्या है। इसलिए, IPO323 अन्य आइसोलेट्स में भिन्नता का अध्ययन करने और पैन्जेनोम के निर्माण के लिए एक मचान के रूप में एक उत्कृष्ट बेंचमार्क के रूप में कार्य करता है।

सिस्टैंच ट्यूबुलोसा-प्रतिरक्षा प्रणाली में सुधार

Z. ट्रिटिसी का अलैंगिक संक्रमण चक्र कई खाद्य फसलों को प्रभावित करने वाले कई संबंधित पौधों के रोगजनकों के लिए विशिष्ट है [30]। ये कवक, डोथिडोमाइसेट्स क्रम के माइकोस्फेरेलासी परिवार से संबंधित हैं, आमतौर पर रंध्र के माध्यम से पौधों के ऊतकों पर आक्रमण करते हैं [30, 31]। इसके बाद पौधों की कोशिकाओं के बीच लंबी स्पर्शोन्मुख वृद्धि की अवधि आती है, जो कम से कम 8 दिनों तक चलती है, जो नेक्रोटिक पत्ती के घावों के गठन के साथ अचानक समाप्त हो जाती है, एक ऐसी स्थिति जो जेड ट्रिटिसी के लिए, पौधे के "अतिसक्रियण" के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है। प्रतिरक्षा [32-34]। पादप कोशिका की मृत्यु बाद में उप-रंध्र गुहाओं में नई स्पोरुलेशन संरचनाओं, पाइक्निडिया के निर्माण और उसके बाद भारी वर्षा की अवधि के दौरान नवगठित पाइक्निडियोस्पोर के बाहर निकलने और फैलने से जुड़ी होती है। अन्य डोथिडोमाइसेट्स कवक को प्रोटीन "प्रभावकों" के स्राव के माध्यम से पौधों की प्रतिरक्षा के अतिसक्रियण को प्राप्त करने के लिए दिखाया गया है जो संवेदनशील पौधों में पहचाने जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका और ऊतक मृत्यु (नेक्रोसिस या क्रमादेशित कोशिका मृत्यु) होती है। इस प्रतिक्रिया से इन नेक्रोट्रॉफ़िक कवक को लाभ होता है और इसमें शामिल प्रभावकारी प्रोटीन को अब नेक्रोट्रॉफ़िक प्रभावकारक [35, 36] कहा जाता है। हालाँकि कुछ प्रारंभिक सबूत हैं कि Z. ट्रिटिसी रोगसूचक वृद्धि के स्विच पर नेक्रोट्रॉफ़िक प्रभावकों को भी तैनात कर सकता है [37], जिससे पत्तियों पर घाव हो सकते हैं, इस परिकल्पना का आज तक मजबूती से परीक्षण नहीं किया गया है। भविष्य में गेहूं के उत्पादन को एसटीबी के प्रभाव से बचाने के दो परस्पर गैर-विशिष्ट मार्ग हैं (1) प्राकृतिक पौधों की रोग प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ावा देना और (2) नए आणविक लक्ष्यों की पहचान करना जिनका रोग नियंत्रण के लिए उपयोग किया जा सकता है। आदर्श रूप से, ये अन्य पर्यावरणीय और पारिस्थितिक प्रभावों को न्यूनतम तक सीमित करते हुए रोगज़नक़ के चयनात्मक नियंत्रण को सक्षम करेंगे। रोगज़नक़ जीनोमिक्स और विशेष रूप से पैन्जेनॉमिक्स दोनों रणनीतियों को बढ़ाने की क्षमता प्रदान करते हैं। जबकि सहायक द्वारा एन्कोड किए गए प्रोटीन, पैन्जेनोम के तेजी से विकसित होने वाले हिस्से में कई जीन हो सकते हैं जो पौधों की प्रतिरक्षा (जैसे प्रभावकारक) के साथ बातचीत करते हैं, कोर जीनोम ऐसे लक्ष्य प्रस्तुत कर सकता है जो नकारात्मक फिटनेस (और विषाणु) दंड प्रदान करने के कारण कम आसानी से उत्परिवर्तित होते हैं। इस कारण से, कृषि कवकनाशी आम तौर पर मुख्य प्रक्रियाओं को लक्षित करते हैं, जिन्हें संभवतः कम परिवर्तनशील माना जाता है। हालाँकि, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, रासायनिक अवरोध से बचने के लिए ये लक्ष्य भी कुछ हद तक विकसित हो सकते हैं, जैसा कि कई मौजूदा कवकनाशी लक्ष्य प्रोटीनों के लिए वर्णित है [3, 14]। आज तक उपयोग किए जाने वाले अधिकांश कवकनाशी आणविक प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, स्टेरोल जैवसंश्लेषण, श्वसन, आदि) के काफी संकीर्ण सेट को लक्षित करते हैं [3]। संभावित रूप से कई अन्य लक्ष्य हैं जिनका उपयोग फंगल रोगजनकों को चुनिंदा रूप से नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है जो कई ओमिक्स डेटासेट के संयोजन और विश्लेषण से उत्पन्न होने चाहिए। खोज की उच्च क्षमता इस तथ्य से उजागर होती है कि आमतौर पर रोगजनक कवक (और सामान्य रूप से कवक) के जीनोम अनुक्रम में पहचाने गए सभी जीनों में से 40% तक अभी भी अज्ञात कार्य हैं। जो रोगजनक कवक के मूल जीनोम में मौजूद हैं और शायद संरक्षित हैं, वे विशेष प्रासंगिकता के हो सकते हैं।

Pangenomics of rapidly evolving pathogens could be used to identify core, potentially specific gene sets, which could be exploited in future disease control [11]. The premise is that genes which are not evolving, in an otherwise rapidly evolving species, are most likely to be essential for either life or important for key virulence processes of the pathogen. Pangenomes themselves have, to date, largely been defined by sequencing genomic DNA from multiple members of a species. Whilst this is a critical and indispensable step in ascertaining the full potential of a species' genomics, gene expression support is perhaps overlooked for refinement of core and accessory gene calls, particularly in relation to biological processes such as pathogenicity/virulence. For example, if a core gene, predicted through genomic DNA sequence analysis, is not expressed by a successful pathogenic strain/ isolate during infection, it might be more appropriately considered accessory. Pangenome analyses on fungi and yeasts have recently emerged and have highlighted some major differences in the size of core and accessory gene components. For example, one recent study which analyzed the animal pathogenic yeasts, Candida albicans, Cryptococcus neoformans, the free-living yeast, Saccharomyces cerevisiae, and the animal filamentous fungal pathogen Aspergillus fumigatus, predicted each to have >80% जीन को कोर के रूप में एनोटेट किया गया है [10]। हालाँकि, पौधे से जुड़े फ्लेमेंटस कवक पर अन्य विश्लेषणों ने बड़े सहायक जीन घटकों की भविष्यवाणी की है, जिसमें रोगजनक क्लैविसेप्स पुरपुरिया [38] के लिए ~38% और पाइरेनोफोरा ट्रिटिसी-रेपेंटिस [39] में ~44% शामिल हैं। Z. ट्रिटिसी पर पिछले व्यापक पैन-जीनोमिक अध्ययनों में बड़ी पृथक संख्याओं को शामिल करते हुए वैश्विक और ऐतिहासिक आबादी का उपयोग किया गया है, जिन्हें खंडित और पूर्ण जीनोम दोनों पैमानों पर अनुक्रमित किया गया है [27, 28]। इन अध्ययनों ने इस प्रजाति के लिए एक बड़े सहायक जीन सेट (सभी जीनों का ~40%) की पहचान की। इसके अलावा, इसे व्यापक उपस्थिति/अनुपस्थिति और गुणसूत्र संरचनात्मक बहुरूपता के साथ सहसंबद्ध किया गया था, जिसमें गतिशील दोहराव वाले तत्व (ट्रांसपोज़ेबल तत्वों सहित) भी शामिल थे। आगे के विश्लेषण से यह भी पता चला कि कई सहायक जीन भी कोर जीन की तुलना में कम व्यक्त (औसतन) होते हैं। ये अध्ययन जेड ट्रिटिसी प्रजाति पैन्जेनोम की संरचना के लिए "स्वर्ण मानक" का प्रतिनिधित्व करते हैं और किसी भी फिलामेंटस कवक के लिए अब तक के सबसे व्यापक हैं। हालाँकि, इसके और अन्य प्रजातियों के लिए यह सवाल बना हुआ है कि कोर विषाणु जीन और प्रक्रियाओं की पहचान करने के लिए पैंजेनोमिक्स का उपयोग किस हद तक किया जा सकता है। और कोर जीन सेट के भीतर, क्या अमीनो एसिड परिवर्तनों को प्रभावित करने वाले जनसंख्या-व्यापी बहुरूपता के स्तर, साथ ही जीन अभिव्यक्ति के स्तर, प्रमुख रोगज़नक़ विषाणु जीन की पहचान को धोखा देते हैं?

इस अध्ययन में, हमने Z. ट्रिटिसी आइसोलेट्स के हालिया यूरोपीय संग्रह से एक पैन्जेनोम का उत्पादन करने के लिए जीनोम अनुक्रमण और RNAseq-आधारित ट्रांसक्रिप्टोमिक दृष्टिकोण को जोड़ा है। हमारा मुख्य उद्देश्य यह परीक्षण करना था कि आइसोलेट्स के बीच अमीनो एसिड बहुरूपता (यानी कोडिंग अनुक्रमों में) की कम दर के साथ कोर जीनोम एन्कोडिंग प्रोटीन के भीतर मौजूद जीन महत्वपूर्ण कार्य करते हैं, जिसमें गेहूं पर कोर संक्रमण प्रक्रियाओं में प्रमुख भूमिकाएं शामिल हैं। पिछले अध्ययनों के साथ समझौते में [27, 28], हम प्रदर्शित करते हैं कि जेड ट्रिटिसी में एक बहुत बड़ा सहायक जीनोम (सभी जीनों का ~45%) है जो इसकी तेजी से विकसित होने वाली स्थिति का समर्थन करता है। इसके अलावा, हम जैविक डेटा प्रदान करते हैं जो नवीन कोर विषाणु जीन की पहचान करने के लिए दोनों ओमिक्स विधियों के संयुक्त उपयोग की उपयोगिता का स्पष्ट रूप से समर्थन करता है। इसके विपरीत, उच्च-थ्रूपुट वायरल-मध्यस्थता वाले कार्यात्मक प्रोटीन ओवरएक्सप्रेशन स्क्रीन, कोर या सहायक पैन्जेनोम से गेहूं के पत्तों में रोग घावों को उत्पन्न करने के लिए जिम्मेदार किसी भी उम्मीदवार नेक्रोट्रॉफिक प्रभावकों की पहचान करने में विफल रहे।

सिस्टैंच पौधा-बढ़ाने वाली प्रतिरक्षा प्रणाली

परिणाम

यूरोपीय Z. ट्रिटिसी संग्रह पर विषाणु स्क्रीन भौगोलिक रूप से असंबद्ध स्थानों से समान आक्रामक उपभेदों की पहचान करती है

हमने कुल 2709 डेटा पॉइंट (तीन प्रतिकृति सहित) देने के लिए 21 व्यापक रूप से अतिसंवेदनशील यूरोपीय ब्रेड गेहूं की किस्मों पर विषाणु के लिए 43 जेड ट्रिटिसी आइसोलेट्स का परीक्षण किया। पृथक जानकारी (कोड और मूल देश) अतिरिक्त फ़ाइल 1: तालिका एस1 में प्रस्तुत की गई है। प्रत्येक इंटरैक्शन का मूल्यांकन निम्नलिखित मापदंडों के लिए मात्रात्मक रूप से किया गया था: (1) ऊष्मायन अवधि की लंबाई, (2) पूर्ण परिगलन तक पहुंचने में लगने वाला समय (जब यह हुआ), और (3) अलैंगिक स्पोरुलेशन का स्तर (छवि 1 ए)। कम्प्यूटेशनल और दृश्य रोग स्कोरिंग (तरीके और अतिरिक्त फ़ाइल 2 देखें: चित्र एस 1) दोनों के आधार पर, सभी आइसोलेट्स को परीक्षण किए गए कल्टीवेर पैनल (छवि 1 बी) पर उनके विषाणु प्रोफाइल के आधार पर समूहीकृत किया गया था। टी पॉजिटिव कंट्रोल आइसोलेट आईपीओ323, जो पूरी तरह से अनुक्रमित जीनोम के साथ एक वैश्विक संदर्भ [26] के रूप में कार्य करता है, लगभग सभी किस्मों के खिलाफ परीक्षण किए गए अधिकांश आइसोलेट्स की तुलना में कम आक्रामक था। यह पृथक्करण ~1984 में एकत्र किया गया था और तब से इसे भंडारण में रखा गया है, कभी-कभी गेहूं की पत्तियों के माध्यम से पुन: पारित हो जाता है; इसलिए, वर्तमान में यह स्पष्ट नहीं है कि क्या यह अवलोकन (कम से कम आंशिक रूप से) समय के साथ नमूना भंडारण से उत्पन्न हुआ होगा। हमने सात आइसोलेट्स की पहचान की जो गेहूं की किसी भी किस्म पर रोग के लक्षण पैदा करने में असमर्थ थे (चित्र 1बी)। चूंकि ये सभी आइसोलेट्स या तो स्पेन या इटली से उत्पन्न हुए हैं, जहां टेट्राप्लोइड (ड्यूरम/पास्ता) गेहूं (ट्रिटिकम ड्यूरम एल.) की खेती अधिक होती है, इसलिए संभावना है कि ये आइसोलेट्स ड्यूरम गेहूं-विशिष्ट थे [40, 41]। गौरतलब है कि समान विषाणु प्रोफाइल वाले आइसोलेट्स अपने संग्रह स्थान पर एकत्रित नहीं हुए थे, स्लोवाकिया जैसे सुदूर पूर्व से लेकर सुदूर पश्चिम में आयरलैंड तक उत्पन्न होने वाले आइसोलेट्स सभी एक साथ समूहित थे (चित्र 1बी)। यह अवलोकन आइसोलेट्स और पिछले अध्ययनों के बीच मौजूद आनुवंशिक भिन्नता के उच्च स्तर से अच्छी तरह सहमत है, जिसने यह प्रदर्शित किया है कि एकल गेहूं की पत्ती के घाव के पैमाने पर यह महाद्वीपों के समान ही उच्च है [42]। विशिष्ट विषाणु प्रोफाइल वाले कई अधिक आक्रामक आइसोलेट्स को बाद में जीनोमिक अनुक्रमण (चित्र 1 बी में "#" के साथ हाइलाइट किया गया) और आरएनएसेक विश्लेषण (चित्र 1 बी में "+" के साथ हाइलाइट किया गया) के लिए चुना गया था।

चित्र 1 हेक्साप्लोइड (ब्रेड) गेहूं की किस्मों की एक श्रृंखला के खिलाफ यूरोपीय पृथक संग्रह का विषाणु आकलन। एक विशिष्ट रोग प्रगति समय पाठ्यक्रम स्क्रीन में मूल्यांकन किए गए मापदंडों को दर्शाता है, जिसमें पहले दिखाई देने वाले लक्षणों की उपस्थिति और टीकाकरण क्षेत्र में पूर्ण पत्ती परिगलन के प्रकट होने में लगने वाला समय शामिल है। यह आंकड़ा Z. ट्रिटिसी आइसोलेट IPO323 द्वारा गेहूं की किस्म रिबैंड के संक्रमण को दर्शाता है। बी पत्ती परिगलन और क्लोरोसिस के स्तर के आधार पर आइसोलेट्स बनाम कल्टीवेर पैनल की विषाणु प्रोफ़ाइल। दृश्य मूल्यांकन और तुलनीय अंतिम परिणामों के साथ लेम्नाटेक और लेम्नाग्रिड छवि विश्लेषण सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके माप लिए गए। आइसोलेट्स को विषाणु डेटा के आधार पर रैंक और क्लस्टर किया गया था। # द्वारा हाइलाइट किए गए Z. ट्रिटिसी आइसोलेट्स को पैन्जेनोम के निर्माण के लिए जीनोम अनुक्रमित किया गया था। + द्वारा हाइलाइट किए गए आइसोलेट्स का विश्लेषण RNAseq ट्रांसक्रिपटॉमिक्स द्वारा भी किया गया था। गेहूं की किस्म पैनोरमा (एक्स द्वारा हाइलाइट किया गया) को अधिकांश आइसोलेट्स के लिए समान रूप से और पूरी तरह से अतिसंवेदनशील माना गया था और इसे पत्ती संक्रमण आरएनएसेक के लिए मेजबान जीनोटाइप के रूप में चुना गया था। ध्यान दें कि सभी किस्मों के खिलाफ सात आइसोलेट्स के आउटग्रुप के लिए कम विषाणु डेटा का परिणाम यह हो सकता है कि इन आइसोलेट्स को टेट्राप्लोइड गेहूं (ड्यूरम या पास्ता) पर बीमारी पैदा करने के लिए अनुकूलित किया गया है। सभी डेटा दो जैविक प्रतिकृति प्रयोगों (कुल 6 पत्तियां) से विश्लेषण/बातचीत की गई तीन संक्रमित पत्तियों का प्रतिनिधि है। सी स्प्लिट्सट्री जीनोमिक अनुक्रमण के लिए चयनित आइसोलेट्स के आणविक फाइलोजेनी का विश्लेषण। आइसोलेट्स की उत्पत्ति का देश संक्षिप्त नाम में दिखाया गया है (पीएल=पोलैंड; जीबी=ग्रेट ब्रिटेन; बी=बेल्जियम; सीज़=चेक गणराज्य; जीई {{8) }} जर्मनी; दक्षिण=स्वीडन; फादर=फ़्रांस; क्रम=स्लोवाकिया; इर=आयरलैंड)। संदर्भ पृथक, IPO323 को नीदरलैंड (Ne) से ~1984 एकत्र किया गया है, इसका भी प्रतिनिधित्व किया गया है

सत्रह यूरोपीय आइसोलेट्स पर जीनोम अनुक्रम और फ़ाइलोजेनेटिक विश्लेषण से आनुवंशिक विविधता के उच्च स्तर का पता चलता है

We used Illumina HiSeq 250 bp paired-end read technology to assemble the gene space of seventeen new isolates (indicated by # in Fig. 1B). BUSCO analysis (core dataset Pezizomycotina) was then performed to assess the completeness of each genome assembly (Table 1). Scores >सभी मामलों में 97% ने सभी आइसोलेट्स के लिए जीन स्पेस (कोडिंग क्षेत्र) की अच्छी असेंबली का संकेत दिया। सभी असेंबलियों से कुछ चुनिंदा BUSCO जीन गायब थे, जिससे पता चलता है कि Z. ट्रिटिसी में इन जीनों के ऑर्थोलॉग नहीं हो सकते हैं। पूर्वानुमानित कोडिंग क्षेत्रों को प्रभावित करने वाली आनुवंशिक भिन्नता की मात्रा निर्धारित करने के लिए, हमने संदर्भ पृथक आईपीओ323 (तालिका 2) के पूर्ण जीनोम पर निर्मित पैन्जेनोम के विरुद्ध प्रत्येक तनाव के लिए एक एसएनपीईएफ विश्लेषण चलाया। इस विश्लेषण से पता चला कि प्रत्येक नए स्ट्रेन में व्युत्पन्न पैंजेनोम के मुकाबले 160,{4}} से अधिक एसएनपी थे। इनमें से 65 से अधिक थे, 000 जो या तो प्रोटीन फ़ंक्शन (उच्च प्रभाव, फ़्रेमशिफ्ट, खोई हुई शुरुआत, समय से पहले बंद कोडन) के संभावित नुकसान का कारण बने या अनुमानित प्रोटीन (मध्यम) में अमीनो एसिड परिवर्तन का कारण बने। इन आंकड़ों ने जेड ट्रिटिसी आइसोलेट्स के बीच मौजूद आनुवंशिक विविधता को प्रदर्शित किया।

यह निर्धारित करने के लिए कि क्या समान कल्टीवेटर संक्रमण पैटर्न वाले आइसोलेट्स का कोई फ़ाइलोजेनेटिक संबंध था और क्या यह मूल देश से जुड़ा था, यह निर्धारित करने के लिए 17 नए अनुक्रमित उपभेदों और आईपीओ323 पर एक स्प्लिट्स ट्री विश्लेषण किया गया था। फाइलोजेनी को छह कोडिंग और गैर-कोडिंग अनुक्रमों के संयोजन का उपयोग करके निर्धारित किया गया था (तरीके और अतिरिक्त फ़ाइल 3 देखें: डेटा एस 1)। पेड़ (छवि 1 सी) एक बार फिर से दर्शाता है कि अनुक्रमित आइसोलेट्स के लिए विषाणु प्रोफाइल और नमूना स्थान के बीच कोई स्पष्ट संबंध नहीं था, विभिन्न यूरोपीय देशों से एकत्र किए गए आइसोलेट्स के लिए बारीकी से संबंधित विषाणु प्रोफाइल (चित्र 1 बी की तुलना में) देखा गया था, जो फिर भी थे फ़ाइलोजेनेटिक रूप से निकट से संबंधित।

पैंजेनोम निर्माण और विश्लेषण 9807 "कोर" और 8083 "सहायक" जीन की भविष्यवाणी करता है

जीनोम अनुक्रमों के अलावा, हमने आरएनएसेक-आधारित ट्रांसक्रिप्शन प्रोफाइलिंग के लिए 12 आइसोलेट्स का चयन किया (चित्र 1बी में + द्वारा दर्शाया गया है)। प्रत्येक आइसोलेट को वाईपीडी शोरबा में एक्सेनिक वृद्धि के दौरान और पत्ती संक्रमण के दो स्वतंत्र चरणों में तीन प्रतियों में प्रोफाइल किया गया था; टीकाकरण के 6 दिन बाद (डीपीआई) मध्य लक्षण रहित चरण का प्रतिनिधित्व करता है और 9 डीपीआई, प्रारंभिक लक्षण विकास के संक्रमणकालीन चरण में। सार्वभौमिक रूप से अतिसंवेदनशील गेहूं की खेती पैनोरमा का उपयोग संक्रमण परख के लिए किया गया था, जिसे सभी आइसोलेट्स अप्रभेद्य कैनेटीक्स के साथ पूरी तरह से संक्रमित करने में सक्षम थे। नए जीनोम असेंबलियों और IPO323 के मूल संदर्भ अनुक्रम के साथ संयुक्त इस ट्रांसक्रिपटोम डेटा का उपयोग करके, हमने यूरोपीय आइसोलेट्स के लिए एक पैंजेनोम निर्धारित किया, जिसमें अन्य आइसोलेट्स में मौजूद अनुक्रम भी शामिल थे जो IPO323 में नहीं पाए गए थे। पैंजेनोम निर्माण के चरण और जीन को "कोर" या "सहायक" के रूप में वर्गीकृत करने के हमारे मानदंड चित्र 2 में दिखाए गए हैं। महत्वपूर्ण रूप से, निष्क्रिय (उच्च प्रभाव, फ़ंक्शन-एलओएफ की हानि) अनुक्रम बहुरूपता, और उपस्थिति और अनुपस्थिति, विचार जीन अभिव्यक्ति के साक्ष्य द्वारा भी समर्थित थे। इस प्रकार एक जीन को कार्यात्मक रूप में मौजूद होना चाहिए और सभी आइसोलेट्स द्वारा व्यक्त किया जाना चाहिए, जिसे "कोर" श्रेणी में सौंपा जाना चाहिए। हमारे समग्र दृष्टिकोण (चित्र 2) ने 2017 सहित 17,890 जीनों के कुल पैन्जेनोम को परिभाषित किया जो आईपीओ323 में मौजूद नहीं थे। बाद के फ़िल्टरिंग चरणों ने कोर जीनोम में रहने के लिए 9807 को वर्गीकृत किया, सहायक सेट में केवल थोड़ी छोटी संख्या, 8083 के साथ। उत्तरार्द्ध कुल पैंजेनोम के ~45% का प्रतिनिधित्व करता है, जो पहले वर्णित [28] से थोड़ी वृद्धि है। हालाँकि ये संख्याएँ आम तौर पर अच्छी तरह से सहमत हैं, सहायक जीनों का अनुमान इस्तेमाल की गई विधियों (पैनसेक, आदि) के कारण पूर्वाग्रह के प्रति अधिक व्यक्तिपरक है, और हम यह नहीं मान सकते हैं कि अतिरिक्त भविष्य के विश्लेषण, उदाहरण के लिए, ऑर्थोलॉजी-आधारित का उपयोग करके सहायक जीन संख्या को कम नहीं कर सकते हैं दृष्टिकोण. सभी पैंजीनों का विश्लेषण कई विशेषताओं (स्राव, झिल्ली संघ, स्थानीयकरण और सिस्टीन सामग्री की भविष्यवाणी) और अनुमानित कार्यों (ब्लास्ट, जीओ और इंटरप्रो एनोटेशन) के लिए किया गया था। सभी जीनों पर सभी उपलब्ध जानकारी प्रदान करने वाली एक तालिका प्रदान की गई है (अतिरिक्त फ़ाइल 4: तालिका S2)। तालिका परीक्षण की गई तीन स्थितियों के तहत सभी 12 आइसोलेट्स के लिए सभी जीनों के लिए निर्धारित सापेक्ष माध्य आरएनएसेक-व्युत्पन्न जीन अभिव्यक्ति स्तर भी प्रदर्शित करती है। सामूहिक रूप से, जब इस जीव पर पिछले पैन-जीनोमिक अध्ययनों से तुलना की जाती है [27, 28], तो यह स्पष्ट है कि ज़ेड ट्रिटिसी में आज तक अध्ययन किए गए कवक के सहायक आनुवंशिक घटकों की सबसे बड़ी संख्या में से एक है, जो संभवतः इसके तेजी से विकसित होने को दर्शाता है। प्रकृति।

तालिका 1 नए जीनोम पर बुस्को विश्लेषण

तालिका 2 प्रत्येक नए जीनोम बनाम आईपीओ323 संदर्भ जीन मॉडल के लिए एसएनपी प्रभाव प्रभावों का सारांश

चित्र 2 नवनिर्मित यूरोपीय Z. ट्रिटिसी पैन्जेनोम के लिए "कोर" और "एक्सेसरी" जीन कॉल और नंबर उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए गए चरणों का सारांश। संख्याएँ पाइपलाइन में प्रत्येक चरण में पहचाने गए जीन की संख्या को दर्शाती हैं

यूरोपीय Z. ट्रिटिसी पैन्जेनोम में भिन्नता की संरचनात्मक विशेषताएं

इस अध्ययन का लक्ष्य इस परिकल्पना का परीक्षण करना था कि पैंजेनोमिक्स का उपयोग महत्वपूर्ण नए जीनों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है, जो या तो जीवन के लिए आवश्यक हैं या रोगजनक जीवों में विषाणु के लिए आवश्यक हैं। हमने परिकल्पना की कि ये जीन रोगज़नक़ के प्रत्येक तनाव में मौजूद और कार्यात्मक होंगे और उनके द्वारा व्यक्त किए जाएंगे। हमने आगे अनुमान लगाया कि इन जीनों में कोडिंग अनुक्रमों (कम बहुरूपी) को प्रभावित करने वाले उच्च और मध्यम-प्रभाव वाले एसएनपी उत्परिवर्तन के निम्न स्तर होंगे और वे विशेष गुणसूत्रों पर क्षेत्रों में क्लस्टर कर सकते हैं।

हमने 21 गुणसूत्रों का उपयोग करके गुणसूत्र आधार पर कोडिंग बहुरूपता और अभिव्यक्ति के औसत स्तर की जांच करने के लिए एसएनपी भिन्नता डेटा (उच्च, मध्यम और संशोधक-अतिरिक्त फ़ाइल 4: तालिका एस 2 देखें) के साथ-साथ सभी जीनों के लिए औसत अभिव्यक्ति डेटा का उपयोग किया। IPO323 को मचान के रूप में। संशोधक एसएनपी न्यूक्लियोटाइड परिवर्तनों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो अमीनो एसिड परिवर्तन का आह्वान नहीं करते हैं। चित्र 3ए दर्शाता है कि उत्परिवर्तन आवृत्ति के लिए कोई विशेष पूर्वाग्रह मौजूद नहीं था जब संचयी उच्च, मध्यम और संशोधक एसएनपी को पूरे गुणसूत्र पर औसत प्रोटीन लंबाई की विशेषता के रूप में व्यक्त किया गया था। हालाँकि, जब संशोधक उत्परिवर्तन, यानी जो अमीनो एसिड परिवर्तन का कारण नहीं बनते, को छोड़ दिया गया, तो यह स्पष्ट था कि सबसे छोटे 8 गुणसूत्रों में उच्च और मध्यम एसएनपी उत्परिवर्तन (छवि 3 बी) की उच्च संख्या वाले जीन थे। इस प्रभाव पर तब और जोर दिया गया जब केवल उच्च-प्रभाव वाले एसएनपी का विश्लेषण किया गया (चित्र 3सी)। कोर क्रोमोसोम 1-13 (~20%) पर स्पष्ट स्तरों के विपरीत, आठ सबसे छोटे क्रोमोसोम 14-21 पर रहने वाले 90% जीन उच्च प्रभाव के अधीन थे, कम से कम एक में कार्यात्मक उत्परिवर्तन की संभावना थी। अलग करें (चित्र 3सी)। सभी 12 नए आइसोलेट्स के संचयी प्रतिलेखन डेटा ने क्रोमोसोम 14-21 (चित्र 3डी) पर मौजूद जीन की अपेक्षाकृत कम औसत अभिव्यक्ति का भी प्रदर्शन किया, जैसा कि पहले आईपीओ323 [32, 43, 44] के लिए देखा गया था। एक साथ लिया गया, यह डेटा एक स्पष्ट जीनोमिक कंपार्टमेंटलाइज़ेशन को इंगित करता है, जिसमें सबसे छोटे आठ सहायक गुणसूत्रों के अनुक्रम होते हैं जो अत्यधिक बहुरूपी, सहायक और आम तौर पर खराब रूप से व्यक्त होते हैं।

कोर या सहायक जीनोम में सभी जीनों की तुलना करने से पता चला कि बाद वाले सभी जीनों में से ~60% उच्च प्रभाव (कार्यक्षमता की हानि (एलओएफ)) उत्परिवर्तन के साथ कम से कम एक तनाव में पाए गए और 47% भी अनुपस्थित थे। कम से कम एक स्ट्रेन (अतिरिक्त फ़ाइल 4: तालिका S2)। सहायक गुणसूत्रों पर विश्लेषण के समान, अलग-अलग सहायक जीन भी परीक्षण किए गए आइसोलेट्स में समग्र रूप से बहुत खराब रूप से व्यक्त किए गए थे (अतिरिक्त फ़ाइल 4: तालिका एस 2) और अज्ञात कार्यों (लगभग 80%) के साथ अनुक्रमों की संख्या कहीं अधिक थी। ये अवलोकन पिछले पैन जीनोमिक अध्ययनों के साथ अच्छी तरह से तुलना करते हैं जो कि दशकों के अंतराल में एकत्र किए गए जेड ट्रिटिसी के वैश्विक संग्रह पर किए गए थे [27, 28]।

हमने अन्य 17 अनुक्रमित आइसोलेट्स के लिए संदर्भ आइसोलेट IPO323 में अनुमानित सभी जीनों के लिए जीन-दर-जीन उपस्थिति और अनुपस्थिति भिन्नता (पीएवी) विश्लेषण भी किया। यह उपस्थिति/अनुपस्थिति डेटा IPO323 में मौजूद 21 गुणसूत्रों में से प्रत्येक में प्रत्येक जीन के लिए स्थितिगत रूप से प्लॉट किया गया था। चित्र 3ई और एफ प्रतिनिधि कोर क्रोमोसोम (1 और 7) से डेटा दिखाते हैं, जबकि चित्र 3जी और एच प्रतिनिधि सहायक क्रोमोसोम (13 और 14) के लिए डेटा दिखाते हैं। शेष गुणसूत्रों का डेटा अतिरिक्त फ़ाइल 2: चित्र S2 में दिखाया गया है। इस विश्लेषण ने IPO323 में मौजूद कई जीनों की पहचान की जो पुन: अनुक्रमित आइसोलेट्स की संख्या में गायब हैं और स्पष्ट रूप से IPO323 के "कोर" गुणसूत्रों (जो हर Z. ट्रिटिसी स्ट्रेन में पाए जाते हैं) के बीच समग्र जीन उपस्थिति/अनुपस्थिति में अंतर दिखाता है। 8 सबसे छोटे "सहायक" गुणसूत्रों की तुलना में। डेटा विशेष रूप से 1.7 एमबी और 2.5 एमबी के बीच क्रोमोसोम 7 पर एक क्षेत्र को भी उजागर करता है, जो नए आइसोलेट्स में जीन अनुपस्थिति की उच्च आवृत्ति प्रदर्शित करता है (चित्र 3एफ)। दिलचस्प बात यह है कि यह क्षेत्र बिल्कुल उस जीनोम स्थान से मेल खाता है जिसे पहले आईपीओ323 में या तो संस्कृति में विकास के दौरान या पौधों के संक्रमण के किसी भी चरण के दौरान न्यूनतम या कोई जीन अभिव्यक्ति नहीं देखी गई थी [32, 43]। यह क्षेत्र क्रोमोसोमल विलोपन से भी मेल खाता है, जो पिछले पैन्जेनोम अध्ययन में यमनी अलगाव में देखा गया था [28]। साथ में, ये डेटा इस धारणा को पुष्ट करते हैं कि Z. ट्रिटिसी अपनी आबादी के भीतर उच्च स्तर और विभिन्न प्रकार की आनुवंशिक और जीनोमिक विविधता के साथ तेजी से विकसित होने वाले जीव का प्रतिनिधित्व करता है।

प्रोटीन स्थानीयकरण की भविष्यवाणियों से सहायक पैन्जेनोम में जीन का पता चलता है जो बदलते परिवेश के अनुकूल कार्य कर सकता है

वुल्फपीसॉर्ट प्रोटीन स्थानीयकरण की भविष्यवाणियां पैंजेनोम द्वारा एन्कोड किए गए सभी प्रोटीनों पर चलाई गईं। फिर हमने कोर या सहायक पैन्जेनोम के लिए प्रोटीन की कुल संख्या की एक विशेषता के रूप में प्रत्येक उप-सेलुलर क्षेत्र में स्थानीयकरण के लिए अनुमानित प्रोटीन के सापेक्ष प्रतिशत की गणना की (चित्र 4)। कोर जीनोम में "साइटोप्लाज्म", "बाह्यकोशिकीय" और "प्लाज्मा झिल्ली" सहित कई स्थानीयकरण श्रेणियों को समृद्ध किया गया था, जिनमें से उत्तरार्द्ध में कई प्रमुख परिवहन कार्य शामिल हैं (चित्र 4)। इसके विपरीत, "नाभिक" और "माइटोकॉन्ड्रिया" स्थान सहायक जीनोम में जीन के उच्च प्रतिशत से जुड़े थे (चित्र 4)। टी एक्सेसरी जीनोम को विशेष जिंक-बाध्यकारी डोमेन के लिए समृद्ध किया गया था जो प्रतिलेखन लचीलापन प्रदान कर सकता है। इस श्रेणी के संवर्धन को पिछले पैन्जेनोम अध्ययन में भी बताया गया था, जिसमें बताया गया था कि हमारी समग्र पाइपलाइन ने तुलनीय परिणाम उत्पन्न किए हैं [27, 28]। "माइटोकॉन्ड्रियल" संवर्धन दिलचस्प है क्योंकि इसमें प्रामाणिक माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन के स्यूडोजेन और पैरालॉग मौजूद हैं जो एंटीफंगल रसायन विज्ञान द्वारा लक्षित हैं। सहायक पैन्जेनोम में एक स्पष्ट उदाहरण एक सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज सबयूनिट सी (एसडीएचसी 3) का एक उदाहरण है, जिसे जेड ट्रिटिसी [45] में एसडीएचआई (सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज इनहिबिटर) कवकनाशी के एक उपवर्ग के प्रति खड़े प्रतिरोध में मध्यस्थता करने के लिए दिखाया गया है। हमने सत्रह अनुक्रमित आइसोलेट्स में से केवल तीन में इस जीन के पूर्ण अनुक्रमों की पहचान की, और हमने RNAseq (छवि 5 बी) द्वारा बाद में अध्ययन किए गए 12 में से केवल एक में उच्च स्तर की जीन अभिव्यक्ति का पता लगाया। फिर भी, पिछला अध्ययन और हमारा वर्तमान विश्लेषण इस बात पर जोर देता है कि सहायक जीनोम में वास्तव में महत्वपूर्ण कार्य हैं, लेकिन ये संभवतः मुख्य जीवनशैली की तुलना में बदलते परिवेश के अनुकूलन के लिए अधिक महत्वपूर्ण हैं।

चित्र 3 पैंजेनोम संरचनात्मक विशेषताएं और संदर्भ के 21 गुणसूत्रों में उपस्थिति/अनुपस्थिति बहुरूपता IPO323 को अलग करती है। संचयी एसएनपी उत्परिवर्तन की कुल संख्या, जो संशोधक, मध्यम (एम), और उच्च (एच-फ़ंक्शन-एलओएफ की हानि) प्रभाव परिवर्तन प्रदान करती है, प्रति गुणसूत्र औसत प्रोटीन लंबाई (एए) की विशेषता के रूप में व्यक्त की जाती है। बी संचयी एसएनपी उत्परिवर्तन की कुल संख्या जो मध्यम और उच्च प्रभाव परिवर्तन प्रदान करती है, प्रति गुणसूत्र औसत प्रोटीन लंबाई की विशेषता के रूप में व्यक्त की जाती है। सी संचयी एसएनपी उत्परिवर्तन की कुल संख्या जो उच्च प्रभाव परिवर्तन प्रदान करती है, प्रति गुणसूत्र औसत प्रोटीन लंबाई की विशेषता के रूप में व्यक्त की जाती है। डी का मतलब सभी आइसोलेट्स में 21 गुणसूत्रों में से प्रत्येक पर मौजूद सभी जीनों की औसत अभिव्यक्ति है। ई 17 नए अनुक्रमित आइसोलेट्स में आइसोलेट आईपीओ323 के कोर क्रोमोसोम 1 पर अनुमानित जीन की उपस्थिति और अनुपस्थिति (पीएवी) बहुरूपता। कोर गुणसूत्र पर जीन के लिए एफ पीएवी 7. सहायक गुणसूत्र पर जीन के लिए जी पीएवी 15. सहायक गुणसूत्र पर जीन के लिए जी-एफ पीएवी 15. डेटा व्यापक क्षेत्रीय भिन्नता को उजागर करता है और समग्र अनुक्रम बहुरूपता और उपस्थिति के स्तर के बीच एक स्पष्ट अंतर को चिह्नित करता है। कोर और सहायक गुणसूत्रों पर स्पष्ट अनुपस्थिति

चित्र 4 कोर और सहायक जीन द्वारा एन्कोड किए गए प्रोटीन का अनुमानित स्थानीयकरण। कोर और सहायक पैन्जेनोम में मौजूद कुल प्रोटीन के सापेक्ष संकेतित श्रेणियों के लिए वुल्फपीएसॉर्ट द्वारा निर्धारित प्रतिशत अनुमानित प्रोटीन स्थानीयकरण का सारांश

सहायक जीनोम में प्रभावकारी प्रोटीन कोर की तुलना में अभिव्यक्ति में अधिक अंतर-तनाव परिवर्तनशीलता प्रदर्शित करते हैं

कोर जीनोम में आठ प्रतिशत से अधिक जीनों ने अनुमानित स्रावित प्रोटीन को एन्कोड किया, जो कि सहायक जीनोम (~ 5%) की तुलना में अधिक है। हालाँकि, सहायक जीनोम एन्कोडिंग स्रावित प्रोटीन में जीन अधिक बार अज्ञात कार्य वाले थे, जिनमें पहचानने योग्य डोमेन या उत्प्रेरक क्षेत्रों का अभाव था। अज्ञात कार्य वाले ये प्रोटीन कुल सहायक स्राव का ~75% थे, जबकि मूल स्राव का 42% था। कोर जीनोम में मौजूद कई उम्मीदवार (और कुछ मामलों में मान्य) प्रभावकों को आरएनएसेक द्वारा विश्लेषण किए गए सभी बारह आइसोलेट्स में समान पैटर्न और तुलनीय स्तरों में व्यक्त किया गया था। उदाहरण के लिए, तीन LysM (Lysin) डोमेन-युक्त प्रभावकार, 3LysM, 1LysM, और xLysM, प्रत्येक स्ट्रेन द्वारा बहुत समान स्तरों और समान पैटर्न में व्यक्त किए गए थे (चित्र 5C-E)। Te 3LysM प्रभावकारक Z. ट्रिटिसी का एकमात्र प्रमुख स्रावित विषाणु निर्धारक बना हुआ है, जहां यह प्रोटीन प्रारंभिक संक्रमण के दौरान चिटिन-ट्रिगर पौधों की प्रतिरक्षा को दबाने का काम करता है [46, 47]। हालाँकि, सभी तीन LysM प्रभावक इस उद्देश्य के लिए एक साथ काम करने के लिए जाने जाते हैं [48]। इस प्रकार यह उल्लेखनीय है कि अलग-अलग जीनों के बीच अभिव्यक्ति में बहुत कम भिन्नता थी, इस सुझाव को फिर से लागू करना कि यह रक्षा दमन संक्रमण का एक मुख्य घटक है। इसके विपरीत, सहायक जीनोम में पाए जाने वाले उम्मीदवार प्रभावकों ने आइसोलेट्स के बीच उपस्थिति और अनुपस्थिति भिन्नता और अत्यधिक परिवर्तनशील अभिव्यक्ति दोनों को प्रदर्शित किया (चित्र 5F-H)। उदाहरण के लिए, AvrStb6, Z. ट्रिटिसी में पहचाना गया पहला एविरुलेंस इफ़ेक्टर, [49, 50] सभी आइसोलेट्स में मौजूद होने के बावजूद, काफी अभिव्यक्ति भिन्नता (चित्र 5F) प्रदर्शित करता है। यह अनुक्रम चर, एक छोटा, स्रावित प्रोटीन, गेहूं की किस्मों द्वारा पहचाना जाता है जिसमें रिसेप्टर-जैसे किनेज़ एसटीबी 6 [25, 51] के कार्यात्मक एलील होते हैं। यह मान्यता उन सभी आइसोलेट्स के खिलाफ रोग प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करती है जो इस प्रभावक के एक विशेष एलील को आश्रय देते हैं। आइसोलेट्स के बीच AvrStb6 की एक महत्वपूर्ण अभिव्यक्ति विविधता थी और हमने एक आइसोलेट (Zt118) की पहचान की, जहां हम परीक्षण की गई तीन स्थितियों में से किसी में भी किसी भी अभिव्यक्ति का पता लगाने में विफल रहे। इस कारण से, हमारी भविष्यवाणी पाइपलाइन में, AvrStb6 को सहायक जीनोम में वर्गीकृत किया गया था। वर्तमान में अज्ञात कार्यों के कई अन्य उम्मीदवार प्रभावकों ने सहायक जीनोम (छवि 5 जी और एच) में महत्वपूर्ण उपस्थिति / अनुपस्थिति और / या अभिव्यक्ति भिन्नता प्रदर्शित की।

चित्र 5 कोर और सहायक पैन्जेनोम में जीन की अभिव्यक्ति भिन्नता और नेक्रोट्रॉफिक प्रभावकारी स्क्रीन के लिए तैनात एक क्षणिक वायरल ओवरएक्प्रेशन प्रणाली की स्थापना। डेटा की व्याख्या करने की कुंजी आंकड़ों में दिखाई गई है। सहायक जीनोम में मौजूद सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज सबयूनिट सी पैरालॉग के लिए बी उपस्थिति/अनुपस्थिति और जीन अभिव्यक्ति भिन्नता। ZtLysM प्रभावकों, 3LysM, 1LysM, और xLysM की C-E अभिव्यक्ति प्रोफाइल, सभी कोर पैन्जेनोम में मौजूद हैं। एविरुलेंस इफ़ेक्टर AvrStb6 की एफ अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल। आइसोलेट 118 में किसी भी अभिव्यक्ति की कमी प्रभावक को सहायक पैन्जेनोम में वर्गीकृत करती है। जी और एच सहायक पैन्जेनोम में अतिरिक्त उम्मीदवार प्रभावकों के उदाहरण प्रस्तुत करते हैं।

कार्यात्मक स्क्रीन कोर या सहायक पैंजेनोम में नेक्रोट्रॉफ़िक प्रभावकारक गतिविधि के लिए कोई सबूत नहीं देती हैं

हमने गेहूं (और अन्य अनाज और गैर-अनाज फसलों) के लिए हाल ही में विकसित वायरल वेक्टर-मध्यस्थ प्रोटीन क्षणिक अभिव्यक्ति प्रणाली को अपनाया, फॉक्सटेल मोज़ेक वायरस (एफओएमवी) का उपयोग करते हुए, उम्मीदवार जेड ट्रिटिसी प्रभावकों की मध्यम से उच्च थ्रूपुट स्क्रीन का प्रदर्शन किया। पैन्जिनोम से. हमने विशेष रूप से यह परीक्षण करने का लक्ष्य रखा है कि क्या किसी में गेहूं की किस्मों के एक छोटे से पैनल पर परिगलन उत्पन्न करने की क्षमता है, जो रोग के लक्षणों को "नेक्रोट्रोफिक प्रभावकारक" के रूप में परिवर्तित करने में उनके कार्य को दर्शा सकता है [36, 52]। इस अध्ययन के लिए, हमने पहले प्रकाशित प्रणाली में कुछ संशोधन किए हैं [53]। गेहूं में बाह्य कोशिकीय प्रोटीन स्राव को चलाने के लिए, हमने गेहूं रोगजनन-संबंधित प्रोटीन 1 (टीएपीआर 1) सिग्नल पेप्टाइड अनुक्रम का उपयोग किया, जो अरबिडोप्सिस थालियाना के लिए कोडन-अनुकूलित था, जिसे जीन संश्लेषण (छवि) द्वारा प्रत्येक उम्मीदवार कवक प्रभावक अनुक्रम के साथ फ्रेम में जोड़ा गया था। 5आई). कार्यात्मक Z. ट्रिटिसी बाह्य प्रोटीन को स्रावित करने के लिए TaPR1 सिग्नल पेप्टाइड की प्रभावकारिता तंबाकू में पत्ती परिगलन को प्रेरित करने की क्षमता से स्थापित की गई थी जब इसे Z. ट्रिटिसी नेक्रोसिस और एथिलीन उत्प्रेरण-जैसे प्रोटीन (ZtNLP) के सामने रखा गया था, जो केवल कार्यात्मक है जब बाह्य कोशिकीय स्राव के लिए लक्षित किया जाता है (चित्र 5 जेएल) [54]। फिर हमने विभिन्न गेहूं की किस्मों की पत्तियों में हरे फ्लोरोसेंट प्रोटीन (जीएफपी) की स्थानीय और प्रणालीगत अभिव्यक्ति की कल्पना करके पुष्टि की कि वेक्टर गेहूं की विभिन्न किस्मों में प्रोटीन को समान रूप से अच्छी तरह से व्यक्त कर सकता है (अतिरिक्त फ़ाइल 2: चित्र एस 3)। अंत में, हमने संबंधित गेहूं रोगज़नक़ पैरास्टागोनोस्पोरा नोडोरम से अच्छी तरह से विशेषता वाले नेक्रोट्रॉफ़िक प्रभावकार SnToxA की क्षमता का परीक्षण किया, जो कि Tsn1 संवेदनशीलता जीन वाले जीनोटाइप के गेहूं के पत्तों में नेक्रोसिस को प्रेरित करता है [55]। जैसा कि प्रत्याशित था, TaPR1 सिग्नल पेप्टाइड के साथ SnToxA की FoMV-मध्यस्थता अतिअभिव्यक्ति ने केवल Tsn1 (चित्र 5K में CV हैलबर्ड) वाली गेहूं की फसल पर परिगलन को प्रेरित किया, इस संवेदनशीलता जीन की कमी वाली किस्मों पर कोई लक्षण नहीं देखा गया (चित्र 5K में CV रिबैंड) ). टेस डेटा ने पुष्टि की कि वायरल वेक्टर-मध्यस्थता ओवरएक्प्रेशन प्रणाली नेक्रोट्रॉफिक प्रभावकारक गतिविधि वाले किसी भी व्यक्ति की पहचान करने के लिए उम्मीदवार जेड ट्रिटिसी प्रभावकों की बड़े पैमाने पर स्क्रीनिंग के लिए उपयुक्त थी। कुल 88 उम्मीदवारों का चयन किया गया और गेहूं की पांच किस्मों की जांच की गई (अतिरिक्त फ़ाइल 5: तालिका S3)। इनमें कोर पैन्जेनोम में रहने वाले 66 प्रोटीन और सहायक से 22 प्रोटीन शामिल हैं। चयनित जीन (अतिरिक्त फ़ाइल 5: तालिका एस3) बिना किसी तनाव-विशिष्ट बहुरूपता (मोनोमोर्फिक) और उच्च प्लांटा अभिव्यक्ति वाले कोर जीन से लेकर सहायक जीनोम में उपस्थिति/अनुपस्थिति और/या पर्याप्त अभिव्यक्ति बहुरूपता प्रदर्शित करने वाले जीन तक थे। सभी प्रयोगों में, समानांतर टोक्सए बनाम सीवी हैलबर्ड और सीवी रिबैंड तकनीकी नियंत्रण चलाए गए, और इनसे हमेशा अपेक्षित परिणाम मिले। इसके विपरीत, 88 परीक्षण किए गए Z. ट्रिटिसी अतिअभिव्यक्त प्रोटीनों में से किसी ने भी गेहूं की किसी भी किस्म पर पत्ती परिगलन को प्रेरित नहीं किया। संक्षेप में, इन परिणामों ने नेक्रोट्रॉफ़िक प्रभावकों के लिए कोई सबूत नहीं दिया, और इसलिए, संक्रमण के दौरान नेक्रोट्रॉफ़िक वृद्धि पर स्विच करने के लिए प्रेरित करने में किसी भी परीक्षण किए गए उम्मीदवार के लिए कोई समर्थन नहीं मिला।

सिस्टैंच ट्यूबुलोसा-प्रतिरक्षा प्रणाली में सुधार

प्रदर्शित, या अनुमानित, जीवन के लिए आवश्यक या प्रमुख विषाणु कार्यों के साथ प्रोटीन एन्कोडिंग करने वाले कोर जीन में अमीनो एसिड बहुरूपता का समग्र स्तर कम होता है

हमने सभी Z. ट्रिटिसी जीनों की पहचान करने के लिए एक साहित्य खोज की, जो कार्यात्मक लक्षण वर्णन के अधीन थे, या तो विषाणु में या 2018 तक आवश्यक जीन के रूप में। इससे 28 प्रोटीन अनुक्रमों की एक सूची तैयार हुई (अतिरिक्त फ़ाइल 6: तालिका S4)। इसी तरह, हमने 26 प्रोटीनों की एक सूची की पहचान की, जिन्हें कार्यात्मक रूप से भी चित्रित किया गया था, लेकिन यह दिखाया गया था कि वे उग्रता में प्रमुख भूमिका नहीं निभाते हैं या आवश्यक नहीं हैं (अतिरिक्त फ़ाइल 6: तालिका एस 4)। फिर हमने इन जीनों में संचयी अनावश्यक उच्च और मध्यम उत्परिवर्तन के स्तर की जांच की और प्रत्येक प्रोटीन की लंबाई की विशेषता के रूप में उनके मूल्यों को व्यक्त किया और फिर सेट के लिए औसत मूल्यों को निर्धारित किया। चित्र 6 इस बात पर प्रकाश डालता है कि विषाणु को प्रभावित करने वाले प्रकाशित जीनों में उन जीनों की तुलना में उत्परिवर्तन (बहुरूपता) की सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण कम आवृत्ति (पी {{8%) .007) थी जो कार्यात्मक रूप से अनावश्यक थे।

फिलामेंटस कवक (खमीर को छोड़कर) में जीवन के लिए आवश्यक (आवश्यक) जीन को परिभाषित करने के उद्देश्य से अध्ययन कम हैं, और आज तक, आवश्यक जीन (डीईजी) के डेटाबेस में केवल एक प्रतिनिधि मौजूद है, जो कि अवसरवादी मानव रोगज़नक़ एस्परगिलस फ्यूमिगेटस से है। [56-58]। हमने प्रयोगात्मक रूप से ए. फ्यूमिगेटस में जीवन के लिए आवश्यक दिखाए गए सभी 28 जीनों के जेड ट्रिटिसी ऑर्थोलॉग की पहचान की और अनुक्रम लंबाई (अतिरिक्त फ़ाइल 7 तालिका एस 5) के सापेक्ष प्रत्येक की सापेक्ष उत्परिवर्तन दरों की फिर से गणना की। एक बार फिर, हमने इन उम्मीदवार आवश्यक जीनों में उच्च और मध्यम एसएनपी उत्परिवर्तन की आवृत्ति में एक स्पष्ट सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण कमी (पी {{7%).0148) पाई, फिर उन जीनों का अवलोकन किया जो विषाणु या जीवन के लिए आवश्यक नहीं हैं ( चित्र 6). इसके विपरीत, प्रयोगात्मक रूप से मान्य विषाणु जीनों और अनुमानित आवश्यक जीनों के लिए उत्परिवर्तन दर (चित्र 6) के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर (p{{10%).2128) नहीं था। टेस डेटा एक साथ इस अवधारणा का समर्थन करता है कि आबादी में अमीनो एसिड बहुरूपता के स्तर का उपयोग जीव की मूल जीवनशैली के लिए जीन के सापेक्ष महत्व की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है।

चित्र 6 प्रयोगात्मक रूप से मान्य रोगजनकता और/या अनुमानित जीवन के लिए आवश्यक जीनों के मूल जीन सेटों के विश्लेषण से गैर-आवश्यक जीनों की तुलना में कम उत्परिवर्तन दर का पता चलता है। औसत उच्च और मध्यम (एच/एम) उत्परिवर्तन दर को जीन सूचियों के लिए प्रोटीन की लंबाई (एए) की विशेषता के रूप में व्यक्त किया गया है जो प्रोटीन को एन्कोडिंग करती है; 1- फंगल विषाणु में कोई (या बहुत छोटी) भूमिका निभाने के लिए प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित; 2-विषाणुता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया है और; 3-एस्परगिलस फ्यूमिगेटस में प्रयोगात्मक रूप से वर्णित प्रोटीन के लिए ऑर्थोलॉजी के माध्यम से जीवन के लिए आवश्यक जीन को एन्कोड करने की भविष्यवाणी की गई है। तारांकन चिह्न (*) संकेतित जीन सेटों के बीच उत्परिवर्तन दर के बीच सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर को इंगित करता है। जीन सूचियाँ और संबंधित बहुरूपता डेटा अतिरिक्त फ़ाइल 6: तालिका S4 में दिखाए गए हैं

रोगज़नक़ की कमजोरी को प्रकट करने के लिए संयुक्त पूर्वानुमानित दृष्टिकोण की उपयोगिता को पांच "कोर" जीन विलोपन उत्परिवर्ती पर आनुवंशिक पूरक अध्ययन के माध्यम से समर्थित किया गया है।

Z. ट्रिटिसी एग्रोबैक्टीरियम-मध्यस्थता कवक परिवर्तन (एएमटी) के माध्यम से टी-डीएनए के यादृच्छिक एकीकरण के आधार पर आनुवंशिकी स्क्रीन को आगे बढ़ाने में सक्षम है। हमारे पिछले कार्य ने विशेष रूप से एक Z. ट्रिटिसी टी-डीएनए उत्परिवर्ती उत्पन्न किया था जो संक्रमित गेहूं की पत्तियों पर पूर्ण रोग पैदा करने में असमर्थ था (चित्र 7ए)। यह उत्परिवर्ती, जिसे 23-21 (परिवर्तन का 23वां दौर और चुनी गई 21वीं कॉलोनी) कहा जाता है, पोषक तत्वों से भरपूर अगर माध्यम (वाईपीडी) पर सामान्य रूप से जंगली प्रकार के रूप में विकसित हो सकता है, लेकिन जब इसे उगाया जाता है तो यह कवक हाइपहे के तुलनीय स्तर को बढ़ाने में विफल रहता है। पानी अगर सहित पोषक तत्व से वंचित माध्यम (चित्र 7ए)। हमने संभावित प्रेरक टी-डीएनए सम्मिलन की स्थिति को प्रकट करने के लिए 23-21 के संपूर्ण जीनोम इलुमिना-आधारित पुन: अनुक्रमण का उपयोग किया। इस विश्लेषण से गुणसूत्र 8 पर स्थिति 899878 और 912699 के बीच एक एकल टी-डीएनए एकीकरण का पता चला, जिससे पांच अनुमानित कोडिंग अनुक्रमों का विलोपन/विघटन हुआ (चित्र 7बी)। एसएनपी और इंडेल विश्लेषण से पता चला कि आईपीओ323 के जंगली प्रकार के जीनोम अनुक्रम के सापेक्ष 23-21 स्ट्रेन में कोई अतिरिक्त अन-टैग किए गए उत्परिवर्तन नहीं हैं। 23-21 टी-डीएनए विलोपन ने पांच जीनों को प्रभावी ढंग से हटा दिया, जो सभी कोर जीनोम में रहते हैं, और निम्नलिखित कार्यात्मक (इंटरप्रो) भविष्यवाणियों के साथ; जीन 1=साइटोक्रोम P450; जीन 2=एस-एडेनोसिल मेथिओनिन मिथाइलट्रांसफेरेज़; जीन 3=जिंक (2) सी6 प्रकार का डीएनए बाइंडिंग प्रोटीन; जीन 4=न्यूक्लियोसाइड डाइफॉस्फेट काइनेज (एनडीके) और जीन 5=ग्लाइकोसिल हाइड्रॉलेज़ 31 (चित्र 7बी)। हमने प्रोटीन की लंबाई की विशेषता के रूप में प्रत्येक प्रोटीन में उच्च और मध्यम उत्परिवर्तन की सापेक्ष संख्या की जांच की, जिससे पता चला कि प्रोटीन 4 (एनडीके) में पृथक सेट (छवि) में अन्य चार विश्लेषण किए गए अनुक्रमों की तुलना में अमीनो एसिड अनुक्रम परिवर्तनों को प्रभावित करने वाले बहुत कम उत्परिवर्तन थे। 7सी और अतिरिक्त फ़ाइल 2: चित्र एस4)। फिर हमने सभी परीक्षण किए गए आइसोलेट्स में सभी पांच जीनों की औसत सापेक्ष अभिव्यक्ति की जांच की। इससे यह भी पता चला कि जीन 4 (एनडीके को एन्कोडिंग) अन्य सभी उम्मीदवारों की तुलना में काफी अधिक व्यक्त किया गया था (चित्र 7डी और अतिरिक्त फ़ाइल 2: चित्र एस5)। इस प्रकार हमने अनुमान लगाया कि सबसे कम-बहुरूपी और उच्चतम-अभिव्यक्त जीन, जीन 4, एनडीके का नुकसान, विषाणु के नुकसान और हाइपल फ्लेमेंट्स के विस्तार में संबंधित दोष के लिए जिम्मेदार था। इसका परीक्षण करने के लिए, हमने पांच उम्मीदवार जीनों में से प्रत्येक को व्यक्तिगत रूप से 23-21 Z. ट्रिटिसी उत्परिवर्ती तनाव में बदल दिया, प्रत्येक अपने स्वयं के अंतर्जात प्रमोटर द्वारा संचालित होता है। प्रत्येक से कई ट्रांसफ़ॉर्मेंट प्राप्त किए गए और गेहूं की पत्तियों पर विषैलेपन और जल अगर पर फिलामेंटस हाइपहे का विस्तार करने की क्षमता के लिए पुन: परीक्षण किया गया। इससे पता चला कि अकेले एनडीके जीन (जीन 4) के पुन: परिचय ने वायरलेंस और हाइपल विकास दोनों को जंगली-प्रकार के स्तर पर पूरी तरह से बहाल कर दिया (चित्र 7ई और अतिरिक्त फ़ाइल 2: चित्र एस 6)। अन्य चार उम्मीदवारों में से प्रत्येक के पुनरुत्पादन से मूल उत्परिवर्ती तनाव 23-21 (चित्र 7ई) से फेनोटाइप में कोई परिवर्तन नहीं हुआ। यह सुनिश्चित करने के लिए कि सभी पुन: प्रस्तुत जीनों को उनके संबंधित पूरक तनाव में व्यक्त किया गया था, प्रत्येक ट्रांसफॉर्मेंट और मूल 23-21 उत्परिवर्ती पर आरटी-पीसीआर किया गया था। इसने 23-21 उत्परिवर्ती में प्रत्येक प्रतिलेख की प्रत्याशित कमी की पुष्टि की और पूरक आइसोलेट्स (छवि 7एफ) में प्रत्येक लक्ष्य जीन की सही अभिव्यक्ति का प्रदर्शन किया। इस प्रकार, पांच उम्मीदवारों के सबसे कम जनसंख्या-स्तर बहुरूपता और उच्चतम सापेक्ष अभिव्यक्ति के साथ एकल जीन का पुन: परिचय, इस गेहूं रोगज़नक़ में दोषपूर्ण फेनोटाइप को बहाल कर दिया। यह प्रयोगात्मक अवलोकन प्रमुख कार्यात्मक जीवन लक्षणों के लिए संभावित रूप से महत्वपूर्ण जीन की भविष्यवाणी के लिए पैन्जेनॉमिक्स और ट्रांसक्रिपटॉमिक्स के संयोजन की उपयोगिता का समर्थन करता है।

चित्र: 7 पांच-जीन विलोपन गैर-रोगजनक जेड ट्रिटिसी उत्परिवर्ती पर कार्यात्मक पूरकता परीक्षण महत्वपूर्ण कोर जीवनशैली जीनों के लिए भविष्यवक्ताओं के रूप में पैंजेनोम-व्युत्पन्न उत्परिवर्तन दर और अभिव्यक्ति स्तर विश्लेषण के संयुक्त उपयोग का समर्थन करते हैं। एक Z. ट्रिटिसी यादृच्छिक टी-डीएनए सम्मिलन उत्परिवर्ती "23-21" की वृद्धि और संक्रमण विशेषताएँ। यह स्ट्रेन सामान्य रूप से समृद्ध पोषक तत्व अगर पर बढ़ता है, लेकिन खराब पोषक तत्व अगर पर फिलामेंटस विकास में दोषपूर्ण है और गेहूं की पत्ती की बीमारी पैदा करने वाली गतिविधि में गंभीर रूप से समझौता हो गया है। स्केल बार 1 सेमी का प्रतिनिधित्व करते हैं। बी तनाव के संपूर्ण जीनोम पुनरुत्पादन से पता चलता है कि 13 केबी जीनोमिक क्षेत्र में टी-डीएनए की मध्यस्थता से विलोपन हुआ है, जो कोर पैन्जेनोम से पांच पूर्वानुमानित जीनों को बाधित या हटा रहा है। सी एन्कोडेड प्रोटीन लंबाई (एए) के सापेक्ष पैन्जेनोम से प्रत्येक जीन (1-5 लेबल) के लिए औसत उच्च और मध्यम उत्परिवर्तन घटनाओं को प्रदर्शित करता है

बहस

संयुक्त पैंजेनोमिक्स और ट्रांसक्रिपटॉमिक्स का उपयोग तेजी से विकसित होने वाले रोगजनकों के खिलाफ हथियार के रूप में किया जा सकता है

Pangenomics analyses have been performed on other fungi and yeasts including Saccharomyces cerevisiae, Candida albicans, Cryptococcus neoformans var. grubii, and Aspergillus fumigatus [10]. All four species are model organisms in eukaryotic genomics and the latter three can also cause human diseases. Recent pangenome analyses on each of these species revealed that > 80% of all genes detected were core and thus found in every strain [10]. Our current study, and those previously [27, 28], clearly highlight that Z. tritici has a larger (>इन प्रजातियों की तुलना में कुल जीन का 40%) सहायक जीनोम। Z. ट्रिटिसी और संभावित रूप से अन्य पादप रोगजनक कवक इतने बड़े सहायक घटक को क्यों और कैसे बनाए रखते हैं यह स्पष्ट नहीं है। उदाहरण के लिए, IPO323 में पहचाने गए सबसे छोटे आठ गुणसूत्रों का विषाणु, या किसी अन्य प्रक्रिया पर कोई स्पष्ट बड़ा प्रभाव नहीं होता है, वर्तमान में केवल एक अध्ययन से पता चलता है कि गुणसूत्र 14, 16, 18, 19 और 21 विषाणु में सूक्ष्म भूमिका निभाते हैं। चयनित गेहूं की किस्में [59]। फिर भी, आबादी में इन छोटे गुणसूत्रों का संयोजन बना रहता है। यह सुझाव दिया गया है कि वे पुनर्संयोजन घटनाओं के लिए प्रदान करते हैं जो पर्यावरणीय तनावों के अनुकूल तेजी से विकसित होने के लिए कवक की क्षमता को रेखांकित कर सकते हैं, जो संभावित रूप से ट्रांसपोज़ेबल तत्वों की गतिविधि की उच्च दर के साथ संयुक्त हो सकते हैं [60-62]। बड़े सहायक जीनोम के लिए भी इसी तरह का मामला तर्क दिया जा सकता है। इसके लिए समर्थन इस अध्ययन में संदर्भित दो सहायक जीनोम घटकों, एसडीएच सबयूनिट सी पैरालॉग और एवीआरएसटीबी 6 के कार्यात्मक महत्व द्वारा प्रदान किया जाता है, जिनमें से दोनों की बाहरी पर्यावरण के परिवर्तनीय तत्वों (कवकनाशी अनुप्रयोग और मिलान के साथ खेती) के साथ बातचीत करने में महत्वपूर्ण भूमिका होती है। रोग प्रतिरोधक जीन, क्रमशः) [25, 45]। अन्य जैविक प्रक्रियाओं का वर्णन किया गया है जो व्यक्तिगत Z में भी खो सकती हैं। मेलानाइजेशन (पिग्मेंटेशन) के नियंत्रण सहित स्पष्ट फिटनेस दोषों के बिना ट्रिटिसी आइसोलेट्स [63]। हमारे अध्ययन ने इस बात पर प्रकाश डाला है कि Z. ट्रिटिसी के सहायक, तेजी से विकसित होने वाले जीनोम का उपयोग संभावित रूप से इसके खिलाफ किया जा सकता है, जब इसके बजाय उस चीज़ पर ध्यान केंद्रित किया जाता है जिसे खोया नहीं जा सकता है या जिसमें सीमित बहुरूपता है। इस अध्ययन में कोर जीन को न केवल सभी आइसोलेट्स में मौजूद और कार्यात्मक माना गया है, बल्कि सभी आइसोलेट्स द्वारा व्यक्त भी किया गया है। हमने अमीनो एसिड अनुक्रम परिवर्तनशीलता के स्तर के आधार पर, कोर जीनोम में जीन सेट को रैंक करने का प्रयास करने का दृष्टिकोण भी अपनाया। निश्चित रूप से हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली विधियों के साथ कुछ चेतावनियां हैं, विशेष रूप से उस अनावश्यक (समान प्रकार और स्थिति) उत्परिवर्तन को समान संख्या में उत्परिवर्तन से अलग नहीं किया जा सकता है जो प्रत्येक पृथक (गैर-निरर्थक उत्परिवर्तन) में अद्वितीय स्थानों पर हो सकते हैं। इस प्रकार, हमारी पद्धति तेजी से विकसित होने वाले जीनों को रैंक करने के लिए उपयुक्त नहीं है। फिर भी, यह विधि अमीनो एसिड परिवर्तनों को प्रभावित करने वाले बहुरूपताओं की कम दरों के आधार पर शून्य और कम परिवर्तनशीलता वाले जीन को आसानी से पहचानने में सक्षम बनाती है। दृष्टिकोण ने प्रदर्शित किया कि प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित और भविष्यवाणी की गई कि जीवन के लिए आवश्यक जीन या विषाणु जीन आइसोलेट्स के बीच इस प्रकार के बहुरूपता को काफी कम रखते हैं, उन लोगों की तुलना में जिनके कार्य इन प्रक्रियाओं के लिए अपरिहार्य हैं। अंत में, हमने न्यूक्लियोसाइड डिफॉस्फेट किनेज (एनडीके) के एक नए विषाणु कार्य की पहचान करने के लिए इस दृष्टिकोण को बढ़ाया, जिसने 5- जीन टी-डीएनए विलोपन में सभी जीनों की सबसे कम भिन्नता प्रदर्शित की। इन निष्कर्षों के आधार पर, हम प्रस्ताव करते हैं कि पैन्जेनोमिक्स में पहचाने गए कोर जीन में बहुरूपता के स्तर का उपयोग एन्कोडेड प्रोटीन के लिए महत्वपूर्ण कार्यों का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है और इस तरह फसल सुरक्षा और संभावित पशु स्वास्थ्य के लिए नए लक्ष्यों की पहचान करने के लिए कार्यात्मक विश्लेषण के लिए जीन को प्राथमिकता दी जा सकती है।

Z. ट्रिटिसी और संबंधित रोगजनकों के संक्रमण जीव विज्ञान में एक उभरती हुई कमजोरी?

इस अध्ययन ने इस महत्वपूर्ण गेहूं रोगज़नक़ के संक्रमण जीव विज्ञान में और भी विशिष्ट अंतर्दृष्टि प्रदान की। सबसे पहले, कोर और सहायक जीनोम दोनों से चुने गए 88 स्रावित प्रोटीनों के लिए प्रमुख नेक्रोट्रॉफ़िक प्रभावकारक गतिविधियों की उपस्थिति का समर्थन करने वाला कोई सबूत प्राप्त नहीं किया गया था। हम इस संभावना को खारिज नहीं कर सकते हैं कि हमने सही प्रोटीन का चयन नहीं किया है या कई प्रभावकारक एक साथ मिलकर पौधों की कोशिका मृत्यु को बढ़ावा दे सकते हैं (समान अभिव्यक्ति प्रोफाइल द्वारा भी सुझाया गया है)। यदि बाद वाला मामला है, तो यह संबंधित गेहूं-संक्रमित कवक, विशेष रूप से पैरास्टागोनोस्पोरा नोडोरम और पाइरेनोफोरा प्रजातियों [35] में एकल नेक्रोट्रॉफिक प्रभावकों के स्पष्ट महत्व से भिन्न होगा। यह भी संभव है कि हम क्षणिक FoMV प्रणाली से जो अभिव्यक्ति स्तर प्राप्त करते हैं, वे उन प्रभावकों के लिए आवश्यक स्तर से कम हैं जिनकी पहचान SnToxA की तुलना में कम स्पष्ट है। फिर भी, यहां प्रस्तुत डेटा इस विचार के लिए कोई समर्थन प्रदान नहीं करता है कि प्रमुख (एकल) नेक्रोट्रोफिक जेड ट्रिटिसी प्रभावकों की पहचान से रोगसूचक वृद्धि और पौधों की कोशिका मृत्यु में संक्रमण होता है। इसलिए यह संभव है कि लक्षणों की शुरुआत में इन प्रोटीनों का बड़े पैमाने पर उत्पादन कोशिका मृत्यु और पौधों की प्रतिक्रिया के स्पष्ट अतिसक्रियण से फंगल हाइपहे को बचाने के लिए काम कर सकता है। इसके अनुरूप, इस और अन्य कवक से स्रावित प्रभावकों में पौधों से प्राप्त प्रोटीज, चिटिनास और अन्य कोशिका दीवार पर हमला करने वाले एंजाइमों को रोकने की क्षमता दिखाई गई है जो रक्षा प्रतिक्रियाओं के दौरान पौधों द्वारा प्रेरित होते हैं [46, 48, 64, 65 ]. हाल ही में, फंगल प्रभावकों को सूक्ष्म और माइक्रोबायोम में हेरफेर और पुनर्निर्माण करते हुए भी दिखाया गया है [66, 67]।

पुरुषों के लिए सिस्टैंच के फायदे - प्रतिरक्षा प्रणाली को मजबूत करें

हालाँकि, एनडीके की विषाणुता में एक महत्वपूर्ण भूमिका की पहचान महत्वपूर्ण है। इन प्रोटीनों को विभिन्न प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक जीवों के कई कार्यों के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है। कवक में, पौधों की प्रतिरक्षा के मॉड्यूलेशन की भूमिका बताने वाली एक रिपोर्ट है [68], जबकि, एक अन्य प्रजाति (ए. फ्यूमिगेटस) में, जीवन के लिए एक आवश्यक कार्य का प्रदर्शन किया गया है [69]। हालाँकि, इन प्रोटीनों का प्राथमिक और संरक्षित कार्य विभिन्न सेलुलर प्रक्रियाओं को ईंधन देने में मदद करने के लिए आवश्यक अन्य न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट (एनटीपी) उत्पन्न करने के लिए, आमतौर पर सब्सट्रेट के रूप में एटीपी का उपयोग करके न्यूक्लियोसाइड डिफॉस्फेट को फॉस्फोराइलेट करना है [70, 71]। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब सीमित संसाधन अन्य तरीकों से कुछ एनटीपी उत्पन्न करना अधिक कठिन बना देते हैं। इसलिए, एनडीके एनटीपी के पुनर्जनन के लिए एक महत्वपूर्ण बचाव मार्ग गतिविधि प्रस्तुत करते हैं जो तब सबसे महत्वपूर्ण होती है जब बाह्य कोशिकीय संसाधन सीमित होते हैं। कई अन्य बचाव मार्गों और विशेष रूप से बायोसिंथेटिक मार्गों के लिए महत्वपूर्ण भूमिकाएं हाल ही में जेड ट्रिटिसी पर अन्य जीन फ़ंक्शन अध्ययनों से सामने आई हैं। उदाहरण के लिए, खराब पोषक तत्वों पर संक्रमण और हाइपल वृद्धि के लिए लाइसिन जैवसंश्लेषण आवश्यक है [72], जैसा कि प्यूरीन जैवसंश्लेषण [73] है। संपूर्ण मीडिया पर विकास के लिए ये फ़ंक्शन अनावश्यक हैं। पत्ती की सतह के उपनिवेशण के प्रारंभिक चरण पर पिछले ट्रांसक्रिपटोम डेटा ने संकेत दिया है कि कवक पोषक तत्वों की कमी वाले वातावरण में है और इंट्रासेल्युलर भंडार का उपयोग करने पर निर्भर है [33]। पिछले कार्यात्मक अध्ययनों को मिलाकर, और एनडीके के लिए दिखाई गई मुख्य भूमिका से, यह स्पष्ट है कि ज़ेड ट्रिटिसी प्रारंभिक उपनिवेशण के दौरान पत्ती की सतह पर और संभावित रूप से प्रेरण के माध्यम से प्रमुख जैवसंश्लेषक और बचाव मार्गों के अवरोध के प्रति बेहद संवेदनशील है। लगभग 7-10 दिनों के बाद पौधे की कोशिका मृत्यु हो जाती है। इस प्रकार, नए फसल संरक्षण उत्पादों या रणनीतियों को इन प्रक्रियाओं के निषेध की ओर निर्देशित किया जा सकता है, जो जेड ट्रिटिसी में कमजोरी का प्रतिनिधित्व कर सकता है, और संभावित रूप से संक्रमण के समान तरीकों के साथ अन्य संबंधित कवक की एक विस्तृत विविधता के लिए हो सकता है।

निष्कर्ष

यह अध्ययन उन जीनों को परिभाषित करने के लिए पैंजेनोमिक्स और ट्रांसक्रिपटॉमिक्स के संयुक्त उपयोग के लिए प्रारंभिक समर्थन प्रदान करता है जो तेजी से विकसित होने वाले रोगजनकों में मूल और संभावित रूप से शोषक कमजोरियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। हालाँकि, सिद्धांत रूप में, दृष्टिकोण का उपयोग किसी भी जैविक प्रणाली में जीन प्राथमिकता के लिए किया जा सकता है जहां कई जीनोम और ट्रांसक्रिप्टोम उपलब्ध हैं। हमारा अनुमान है कि ये दृष्टिकोण कई विविध जैविक प्रणालियों में मुख्य जैविक प्रक्रियाओं की खोज पाइपलाइनों को आगे बढ़ा सकते हैं।

संदर्भ

1. फिशर एमसी, हॉकिन्स एनजे, सांगलार्ड डी, गूर एसजे। दुनिया भर में एंटीफंगल दवाओं के प्रति प्रतिरोध का उद्भव मानव स्वास्थ्य और खाद्य सुरक्षा को चुनौती देता है। विज्ञान। 2018;360. https://doi.org/10.1126/science.aap7999।

2. फिशर एमसी, हेंक डीए, ब्रिग्स सीजे, ब्राउनस्टीन जेएस, मैडॉफ एलसी, मैकक्रॉ एसएल, एट अल। जानवरों, पौधों और पारिस्थितिकी तंत्र के स्वास्थ्य के लिए उभरते फंगल खतरे। प्रकृति। 2012;484. https://doi.org/10.1038/nature10947।

3. लुकास जेए, हॉकिन्स एनजे, फ्रैजे बीए। कवकनाशी प्रतिरोध का विकास. सलाहकार एपल माइक्रोबायोल। 2015;90. https://doi.org/10.1016/bs.aambs.2014.09.001।

4. हेटमैन जे. यौन प्रजनन और माइक्रोबियल रोगजनकों का विकास। कर्र बायोल. 2006;16. https://doi.org/10.1016/j.cub.2006.07.064।

5. डोंग एस, राफेल एस, कामौन एस। फिलामेंटस रोगजनकों के दो-स्पीड जीनोम: पौधों के साथ वाल्ट्ज। कर्र ओपिन जेनेट देव। 2015;35:57-65। https://doi.org/10.1016/J.GDE.2015.09.001।

6. टेटेलिन एच, मैसिग्नानी वी, सिस्लेविक्ज़ एमजे, डोनाटी सी, मेदिनी डी, वार्ड एनएल, एट अल। स्ट्रेप्टोकोकस एगा-लैक्टिया के कई रोगजनक आइसोलेट्स का जीनोम विश्लेषण: माइक्रोबियल "पैन-जीनोम" के लिए निहितार्थ। प्रोक नेटल एकेड साइंस यूएस ए. 2005;102. https://doi.org/10.1073/pnas.0506758102।

7. लेफ़ेब्यूर टी, स्टैनहोप एमजे। स्ट्रेप-टू कोकस के कोर और पैन-जीनोम का विकास: सकारात्मक चयन, पुनर्संयोजन, और जीनोम संरचना। जीनोम बायोल. 2007;8. https://doi.org/10.1186/gb-2007-8-5-r71.

8. तियान सीएफ, झोउ वाईजे, झांग वाईएम, ली क्यूक्यू, झांग वाईजेड, ली डीएफ, एट अल। राइजोबिया नोडुलेटिंग सोयाबीन की तुलनात्मक जीनोमिक्स अनुकूलन में वंश-विशिष्ट जीन की व्यापक भर्ती का सुझाव देती है। प्रोक नेटल एकेड साइंस यूएस ए. 2012;109। https://doi.org/10.1073/pnas.1120436109।

9. सिमे आरए, टैन केसी, रयबक के, फ्राइसन टीएल, मैकडॉनल्ड बीए, ओलिवर आरपी, एट अल। पैनपरास्टागोनोस्पोरा तुलनात्मक जीनोम विश्लेषण-प्रभावक भविष्यवाणी और जीनोम विकास। जीनोम बायोल इवोल. 2018;10. https://doi.org/10.1093/ gbe/evy192।

10. मैक्कार्थी सीजीपी, फिट्ज़पैट्रिक डीए। मॉडल कवक प्रजातियों का पैन-जीनोम विश्लेषण। सूक्ष्म जीव। जीनोमिक्स। 2019;5. https://doi.org/10.1099/mgen.0.000243।

11. यांग एक्स, ली वाई, जांग जे, ली वाई, बीई पी, लू वाई, एट अल। ब्रुसेला एसपीपी के मूल जीन और आवश्यक जीन की पहचान करने के लिए पैन-जीनोम का विश्लेषण। मोल जनरल जीनोमिक्स। 2016;291. https://doi.org/10.1007/s00438-015-1154-z.

12. बार्बर एई, सै-ओंग टी, कांग के, सीलबिंदर बी, ली जे, वाल्थर जी, एट अल। एस्परगिलस-लस फ्यूमिगेटस पैन-जीनोम विश्लेषण मानव संक्रमण से जुड़े आनुवंशिक वेरिएंट की पहचान करता है। नेट माइक्रोबायोल. 2021;6. https://doi.org/10.1038/ s41564-021-00993-x.

13. झांग एक्स, लियू बी, ज़ो एफ, शेन डी, यिन जेड, वांग आर, एट अल। संपूर्ण जीनोम पुनरुत्पादन से फाइटोफ्थोरा सोजे की प्राकृतिक विविधता और अनुकूली विकास का पता चलता है। फ्रंट माइक्रोबायोल. 2019;10. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019। 02792.

14. टोरियानी एसएफएफ, मेलिचर जेपीई, मिल्स सी, पेन एन, सीरोट्ज़की एच, कौरबोट एम. ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी: गेहूं उत्पादन के लिए एक बड़ा खतरा, नियंत्रण के लिए एकीकृत दृष्टिकोण। फंगल जेनेट बायोल। 2015;79. https://doi.org/10. 1016/जे.एफजीबी.2015.04.010.

15. ज़ान जे, मुंड सीसी, मैकडॉनल्ड्स बीए। माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला की क्षेत्रीय आबादी में आप्रवासन और यौन प्रजनन को मापना। फाइटो-पैथोलॉजी। 1998;88. https://doi.org/10.1094/PHYTO.1998.88.12.1330।

16. ज़ान जे, केमा जीएचजे, वालविज्क सी, मैकडॉनल्ड्स बीए। घावों से लेकर महाद्वीपों तक स्थानिक पैमानों पर गेहूं के रोगज़नक़ माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला में संभोग प्रकार के एलील्स का वितरण। फंगल जेनेट बायोल। 2002;36. https://doi. org/10.1016/S1087-1845(02)00013-0।

17. स्टुकेनब्रॉक ईएच, बांके एस, जावन-निक्खा एम, मैकडॉनल्ड्स बीए। सहानुभूति प्रजाति के माध्यम से कवक गेहूं रोगज़नक़ माइकोस्फ़ेरेला ग्रैमिनी-कोला की उत्पत्ति और वर्चस्व। मोल बायोल इवोल. 2007;24. https://doi.org/10. 1016/एस1087-1845(02)00013-0।

18. लिंडे सीसी, ज़ान जे, मैकडॉनल्ड्स बीए। माइकोस्फेरे-ला ग्रैमिनिकोला की जनसंख्या संरचना: घावों से महाद्वीपों तक। फाइटोपैथोलॉजी। 2002;92. https://doi.org/10.1094/PHYTO.2002.92.9.946।

19. क्रॉल डी, मैकडॉनल्ड्स बीए। कृषि पारिस्थितिकी प्रणालियों में रोगजनक कवक के लिए स्थानीय अनुकूलन का आनुवंशिक आधार। मोल इकोल. 2017;26. https://doi.org/ 10.1111/mec.13870।

20. क्रॉल डी, लेंडेनमैन एमएच, स्टीवर्ट ई, मैकडॉनल्ड्स बीए। कवक पादप रोगज़नक़ के जीनोम विकास पर पुनर्संयोजन हॉटस्पॉट का प्रभाव। आनुवंशिकी। 2015;201. https://doi.org/10.1534/genetics.115.180968।

21. दत्ता ए, क्रॉल डी, मैकडॉनल्ड्स बीए, बैरेट एलजी। कृषि पादप रोगज़नक़ों की आबादी में विषाणुता और प्रजनन में भिन्नता को बनाए रखना। इवोल एपल. 2021;14. https://doi.org/10.1111/eva.13117।

22. फ्यूर्टी ए, स्टीवंस डीएम, स्टीफ़न डब्ल्यू, स्टुकेनब्रॉक ईएच, स्टैजिच जे। इंटरस्पेसिफिक जीन एक्सचेंज फसल रोगज़नक़ में उच्च आनुवंशिक परिवर्तनशीलता का परिचय देता है। जीनोम बायोल इवोल. 2019;11. https://doi.org/10.1093/gbe/evz224।

23. हार्टमैन एफई, सांचेज़-वैलेट ए, मैकडॉनल्ड बीए, क्रॉल डी। एक कवक गेहूं रोगज़नक़ ने व्यापक गुणसूत्र पुनर्व्यवस्था द्वारा मेजबान विशेषज्ञता विकसित की। आईएसएमई जे. 2017;11. https://doi.org/10.1038/ismej.2016.196।

24. फौचे एस, प्लिसोन्यू सी, मैकडॉनल्ड बीए, क्रोल डी. अर्धसूत्रीविभाजन व्यापक प्रतिलिपि-संख्या भिन्नता और सहायक क्रोमो की विकृत विरासत का कारण बनता है - कुछ गेहूं रोगज़नक़ ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी। जीनोम बायोल इवोल. 2018;10. https://doi.org/10.1093/gbe/evy100.

25. स्टीफेंस सी, एल्मेज़ एफ, ब्लिथ एच, मैकडॉनल्ड्स एम, बंसल ए, बर्कू तुर्गे ई, एट अल। गेहूं रोगज़नक़ ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी की वैश्विक आबादी में एविरुलेंस जीन AvrStb6 की आनुवंशिक विविधता में उल्लेखनीय हालिया परिवर्तन। मोल प्लांट पाथोल. 2021. https://doi.org/10.1111/mpp.13101.

26. गुडविन एसबी, एम'बारेक एस, ढिल्लन बी, विटनबर्ग एएचजे, क्रेन सीएफ, हाने जेके, एट अल। कवक गेहूं रोगज़नक़ माइकोस्फ़ेरेला ग्रैमिनिकोला का तैयार जीनोम वितरण संरचना, गुणसूत्र प्लास्टिसिटी और गुप्त रोगजनन को प्रकट करता है। PLoS जेनेट। 2011;7. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1002070।

27. बैडेट टी, ओगेनफस यू, अब्राहम एल, मैकडॉनल्ड बीए, क्रॉल डी. ए 19-फंगल गेहूं रोगज़नक़ ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी के लिए संदर्भ-गुणवत्ता वाले वैश्विक पैन्जेनोम को अलग करें। बीएमसी बायोल. 2020;18. https://doi.org/10.1186/ s12915-020-0744-3।

28. प्लिसोन्यू सी, हार्टमैन एफई, क्रॉल डी. गेहूं रोगज़नक़ ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी के पैन्जेनोम विश्लेषण से अत्यधिक प्लास्टिक यूकेरियोटिक जीनोम के संरचनात्मक आधार का पता चलता है। बीएमसी बायोल. 2018;16. https://doi.org/10.1186/ s12915-017-0457-4।

29. विटनबर्ग एएचजे, वैन डेर ली टीएजे, एम'बारेक एसबी, वेयर एसबी, गुडविन एसबी, किलियन ए, एट अल। अर्धसूत्रीविभाजन अगुणित कवक पादप रोगज़नक़ माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला में असाधारण जीनोम प्लास्टिसिटी को संचालित करता है। एक और। 2009;4. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0005863।

30. स्टाइनबर्ग जी. ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी का कोशिका जीव विज्ञान: रोगज़नक़ कोशिका संगठन और गेहूं संक्रमण। फंगल जेनेट बायोल। 2015;79. https://doi.org/10. 1016/जे.एफजीबी.2015.04.002.

31. केमा जीएचजे, यू डीजेड, रिजकेनबर्ग एफएचजे, शॉ मेगावाट, बायेन आरपी। गेहूं में माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला के रोगजनन का ऊतक विज्ञान। फाइटोपैथोलॉजी। 1996;86. https://doi.org/10.1094/Phyto-86-777।

32. रुड जे जे, कन्युका के, हसनी-पाक के, डर्बीशायर एम, एंडोंगाबो ए, डेवोन-शायर जे, एट अल। गेहूं पर ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी के संक्रमण चक्र की ट्रांसक्रिप्टोम और मेटाबोलाइट प्रोफाइलिंग से पौधे की प्रतिरक्षा के साथ एक द्विध्रुवीय बातचीत का पता चलता है जिसमें विभेदक रोगज़नक़ क्रोमोसोमल योगदान और हेमिबियोट्रॉफ़िक जीवन शैली परिभाषा पर भिन्नता शामिल है। प्लांट फिजियोल. 2015;167. https://doi.org/10.1104/pp.114.255927।

33. केओन जे, एंटोनिव जे, कार्ज़निगा आर, डेलर एस, वार्ड जेएल, बेकर जेएम, एट अल। इसके अतिसंवेदनशील गेहूं मेजबान की क्रमादेशित कोशिका मृत्यु (पीसीडी) के लिए माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला का ट्रांसक्रिप्शनल अनुकूलन। मोल प्लांट-माइक्रोब इंटरेक्शन। 2007;20. https://doi.org/10.1094/MPMI-20-2-0178।

34. रुड जे जे, केओन जे, हैमंड-कोसैक केई। गेहूं माइटोजेन-सक्रिय प्रोटीन किनेसेस TaMPK3 और TaMPK6 को माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला के साथ संगत रोग इंटरैक्शन के दौरान कई स्तरों पर अलग-अलग विनियमित किया जाता है। प्लांट फिजियोल. 2008;147. https://doi.org/10.1104/pp.108. 119511.

35. फ्राइसन टीएल, फारिस जेडी। नेक्रोट्रॉफ़िक पैथोसिस्टम में प्रभावकार-लक्ष्य इंटरैक्शन की विशेषता से मेजबान हेरफेर में रुझान और विविधता का पता चलता है। अन्नू रेव फाइटोपैथोल। 2021;59. https://doi.org/10.1146/annur ev-phyto-120320-012807।

36. फ्राइसन टीएल, फारिस जेडी, सोलोमन पीएस, ओलिवर आरपी। मेजबान-विशिष्ट विषाक्त पदार्थ: नेक्रोट्रॉफ़िक रोगज़नक़ी के प्रभावकारक। सेल माइक्रोबायोल. 2008;10. https://doi.org/10. 1111/जे.1462-5822.2008.01153.x.

37. बेन एम'बारेक एस, कॉर्डेवेनर जेएचजी, ताबीब गफ़री एसएम, वैन डेर ली ताज, लियू ज़ेड, मिर्ज़ादी गोहारी ए, एट अल। एफपीएलसी और तरल-क्रोमैटोग्राफी मास स्पेक्ट्रोमेट्री कवक गेहूं रोगज़नक़ ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी के कल्चर फ़िल्ट्रेट से उम्मीदवार नेक्रोसिस-उत्प्रेरण प्रोटीन की पहचान करते हैं। फंगल जेनेट बायोल। 2015;79. https://doi.org/10.1016/j.fgb.2015.03.015।

38. वाइका एस, मोंडो एस, लियू एम, नालम वी, ब्रोडर्स के। एक बड़े सहायक जीनोम और उच्च पुनर्संयोजन दर फंगल पौधे रोगज़नक़ क्लैविसेप्स पुरपुरिया के वैश्विक वितरण और व्यापक मेजबान रेंज को प्रभावित कर सकते हैं। एक और। 2022;17. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0263496।

39. मूलहुइज़ेन पीएम, पीटी, शि जी, पॉवेल एचआर, कॉकरम जे, जोर्गेंसन एलएन, एट अल देखें। गेहूं के कवक रोगज़नक़ पाइरेनोफोरा ट्रिटिसिरेपेंटिस के लिए एक वैश्विक पैन्जेनोम और इफ़ेक्टर प्रोटीन संरचनात्मक समरूपता की भविष्यवाणी। सूक्ष्म जीव। जीनोमिक्स। 2022;8. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0263496।

40. केमा जीएचजे, सयौद आर, एनोन जेजी, वैन सिलफौट सीएच। गेहूं-माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला पथ-प्रणाली II में विषाणु और प्रतिरोध के लिए आनुवंशिक भिन्नता। रोगज़नक़ पृथक और मेजबान किस्मों के बीच बातचीत का विश्लेषण। फाइटोपैथोलॉजी। 1996;86. https://doi.org/10.1094/Phyto-86-213.

41. केमा जीएचजे, एनोन जेजी, सयौद आर, वान सिलफौट सीएच, वान गिन्केल एम, डी ब्री जे। गेहूं में विषाणु और प्रतिरोध के लिए आनुवंशिक भिन्नता माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला पैथोसिस्टम I. रोगज़नक़ आइसोलेट्स और मेजबान किस्मों के बीच बातचीत। फाइटोपैथोलॉजी। 1996;86. https://doi.org/ 10.1094/फाइटो-86-200।

42. ज़ान जे, पेटवे आरई, मैकडॉनल्ड्स बीए। गेहूं रोगज़नक़ माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला की वैश्विक आनुवंशिक संरचना उच्च परमाणु विविधता, कम माइटोकॉन्ड्रियल विविधता, नियमित पुनर्संयोजन और जीन प्रवाह की विशेषता है। फंगल जेनेट बायोल। 2003;38. https://doi.org/10.1016/S1087- 1845(02)00538-8.

43. पाल्मा-ग्युरेरो जे, टोरियानी एसएफएफ, ज़ला एम, कार्टर डी, कौरबोट एम, रुड जे जे, एट अल। ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी उपभेदों के तुलनात्मक ट्रांसक्रिप्टोमिक विश्लेषण जटिल जीवनशैली परिवर्तन और ट्रांसक्रिप्शन प्रोफाइल में अंतर-विशिष्ट परिवर्तनशीलता दिखाते हैं। मोल. प्लांट पैथोल. 2016;17. https://doi.org/10.1111/mpp.12333।

44. केल्नर आर, भट्टाचार्य ए, पोपे एस, ह्सु टीवाई, ब्रेम आरबी, स्टुकेनब्रॉक ईएच। गेहूं रोगज़नक़ ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी की अभिव्यक्ति प्रोफाइलिंग से प्रतिलेखन और मेजबान-विशिष्ट नियामक कार्यक्रमों के जीनोमिक पैटर्न का पता चलता है। जीनोम बायोल इवोल. 2014;6. https://doi.org/10.1093/gbe/evu101.

45. स्टीनहाउर डी, सलाट एम, फ्रे आर, मोस्बैक ए, लुक्सच टी, बामर डी, एट अल। सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज सबयूनिट सी का एक डिस्पेंसेबल पैरालॉग, ज़िमोसेप-टोरिया ट्रिटिसी में एसडीएचआई कवकनाशी के एक उपवर्ग के प्रति स्थायी प्रतिरोध की मध्यस्थता करता है। PLoS पैथोग. 2019;15. https://doi.org/10.1371/journal.ppat. 1007780.

46. ​​मार्शल आर, कोम्ब्रिंक ए, मोटेरम जे, लोज़ा-रेयेस ई, लुकास जे, हैमंड कोसैक केई, एट अल। माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला कवक से दो प्लांटा-व्यक्त एलआईएसएम प्रभावक होमोलॉग के विश्लेषण से नवीन कार्यात्मक गुणों और गेहूं में विषाणु के लिए अलग-अलग योगदान का पता चलता है। प्लांट फिजियोल. 2011;156. https://doi.org/10.1104/pp.111.176347।

47. ली डब्ल्यूएस, रुड जे जे, हैमंड-कोसैक केई, कन्युका के. माइकोस्फेरेला ग्रैमिनिकोला सूची इफ़ेक्टर-मध्यस्थता वाले स्टील्थ रोगजनन गेहूं में सेर्क1 और सेबिप होमोलोग्स दोनों के माध्यम से मान्यता को नष्ट कर देती है। मोल प्लांट-माइक्रोब इंटरेक्शन। 2014;27. https://doi.org/10.1104/pp.111.176347।

48. तियान एच, मैकेंज़ी सीआई, रोड्रिग्ज-मोरेनो एल, वैन डेन बर्ग जीसीएम, चेन एच, रुड जे जे, एट अल। ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी के तीन LysM प्रभावक सामूहिक रूप से चिटिन-ट्रिगर पौधों की प्रतिरक्षा को निष्क्रिय कर देते हैं। मोल प्लांट पाथोल. 2021;22. https:// doi.org/10.1104/pp.111.176347।

49. झोंग ज़ेड, मार्सेल टीसी, हार्टमैन एफई, मा एक्स, प्लिसोन्यू सी, ज़ला एम, एट अल। ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी में एक छोटा सा स्रावित प्रोटीन एसटीबी6 प्रतिरोध जीन ले जाने वाली गेहूं की किस्मों पर विषाणु के लिए जिम्मेदार है। न्यू फाइटोल। 2017;214. https://doi.org/10.1111/nph.14434।

50. केमा जीएचजे, मिर्जादी गोहारी ए, औइनी एल, गिब्रियल हे, वेयर एसबी, वैन डेन बॉश एफ, एट अल। तनाव और यौन प्रजनन ताप रोगज़नक़ प्रभावक AvrStb6 और स्ट्रोबिल्यूरिन प्रतिरोध की गतिशीलता को प्रभावित करते हैं। नेट जेनेट. 2018;50. https://doi.org/10.1111/nph.14434।

51. सेंटेनैक सी, ली डब्ल्यूएस, कंबोन एफ, रुड जेजे, किंग आरसी, मारांडे डब्ल्यू, एट अल। गेहूं रिसेप्टर-किनेस-जैसे प्रोटीन एसटीबी 6 कवक रोगज़नक़ ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी के लिए जीन-दर-जीन प्रतिरोध को नियंत्रित करता है। नेट जेनेट. 2018;50. https://doi.org/ 10.1038/s41588-018-0051-x.

52. टैन केसी, ओलिवर आरपी, सोलोमन पीएस, मोफैट सीएस। फंगल विषाणु में प्रोटीनयुक्त नेक्रोट्रोफिक प्रभावकारक। फंक्शनल प्लांट बायोल। 2010;37. https://doi.org/10. 1071/एफपी10067।

53. बाउटन सी, किंग आरसी, चेन एच, अज़ाकानंदम के, बीरी एस, हैमंड-कोसैक केई, एट अल। फॉक्सटेल मोज़ेक वायरस: अनाज में प्रोटीन अभिव्यक्ति के लिए एक वायरल वेक्टर। प्लांट फिजियोल. 2018;177. https://doi.org/10.1104/pp.17.01679।

54. मोटेरम जे, कुफनर I, डेलर एस, ब्रूनर एफ, हैमंड-कोसैक केई, नूरन‑ बर्जर टी, एट अल। कवक गेहूं पत्ती रोगज़नक़ मायकोस्फ़ेरेला ग्रैमिनिकोला से एकमात्र एनपीपी1 डोमेन-युक्त प्रोटीन, एमजीएनएलपी का आणविक लक्षण वर्णन और कार्यात्मक विश्लेषण। मोल प्लांट-माइक्रोब इंटरेक्शन। 2009;22. https://doi.org/10.1094/MPMI-22-7-0790।

55. फारिस जेडी, झांग जेड, लू एच, लू एस, रेड्डी एल, क्लॉटियर एस, एट अल। एक अनोखा गेहूं रोग प्रतिरोध-जैसा जीन नेक्रोट्रॉफिक रोगजनकों के लिए प्रभावकारक-ट्रिगर संवेदनशीलता को नियंत्रित करता है। प्रोक नेटल एकेड साइंस यूएस ए. 2010;107। https://doi. org/10.1094/MPMI-22-7-0790.

56. लू वाई, डेंग जे, रोड्स जेसी, लू एच, लू एलजे। एस्परगिलस फ्यूमिगेटस में संभावित दवा लक्ष्यों की पहचान के लिए आवश्यक जीन की भविष्यवाणी करना। कंप्यूट बायोल केम। 2014;50. https://doi.org/10.1016/j.compbiolchem.2014.01.011।

57. उस्मानी एएच, ओकले बीआर, उस्मानी एसए। हेटरोकैरियोन बचाव तकनीक का उपयोग करके आवश्यक एस्परगिलस निडुलंस जीन की पहचान और विश्लेषण। नेट प्रोटोक. 2006;1. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.406।

58. हू डब्ल्यू, सिलोट्स एस, लेमिएक्स एस, डेविसन जे, कॉफमैन एस, ब्रेटन ए, एट अल। एस्परगिलस फ्यूमिगेटस में आवश्यक जीन पहचान और दवा लक्ष्य प्राथमिकता। PLoS पैथोग. 2007;3. https://doi.org/10.1371/journal.ppat. 0030024.

59. हबिग एम, क्वैड जे, स्टुकेनब्रॉक ईएच। फॉरवर्ड जेनेटिक्स दृष्टिकोण कवक गेहूं रोगज़नक़ ज़िमोसेप्टोरिया ट्रिटिसी में सहायक गुणसूत्रों के मेजबान जीनोटाइप-निर्भर महत्व को प्रकट करता है। एमबीओ. 2017;8. https://doi. org/10.1128/mBio.01919-17.

60. फौचे एस, बैडेट टी, ओगेनफस यू, प्लिसोन्यू सी, फ्रांसिस्को सीएस, क्रॉल डी. एक कवक रोगज़नक़ में तनाव-संचालित ट्रांसपोज़ेबल तत्व डी-रेप्रेशन डायनैमिक्स और विषाणु विकास। मोल बायोल इवोल. 2020;37. https://doi. org/10.1093/molbev/msz216.

61. मोलर एम, हैबिग एम, फ्रीटैग एम, स्टुकेनब्रॉक ईएच। वनस्पति विकास के दौरान असाधारण जीनोम अस्थिरता और व्यापक गुणसूत्र पुनर्व्यवस्था। आनुवंशिकी। 2018;210. https://doi.org/10.1534/genetics.118.301050।

62. बर्टज़ोनी एस, विलियम्स एएच, जोन्स डीए, सिमे आरए, टैन केसी, हाने जेके। सहायक उपकरण पोशाक बनाते हैं: पादप-रोगजनक कवक में सहायक गुणसूत्र और अन्य डिस्पेंसेबल डीएनए क्षेत्र। मोल प्लांट-माइक्रोब इंटरेक्शन। 2018;31. https://doi.org/10.1094/mpmi-06-17-0135-f.

63. कृष्णन पी, मीले एल, प्लिसोन्यू सी, मा एक्स, हार्टमैन एफई, क्रॉल डी, एट अल। ट्रांसपोज़ेबल तत्व सम्मिलन गेहूं के कवक रोगज़नक़ में जीन विनियमन और मेलेनिन उत्पादन को आकार देता है। बीएमसी बायोल. 2018;16. https://doi. org/10.1094/mpmi-06-17-0135-f.

64. सांचेज़-वैलेट ए, तियान एच, रोड्रिग्ज-मोरेनो एल, वाल्केनबर्ग डीजे, सलीम बैचा आर, वावरा एस, एट अल। एक स्रावित LysM प्रभावक चिटिन-निर्भर होमोडीमर पोलीमराइजेशन के माध्यम से फंगल हाइपहे की रक्षा करता है। PLoS पैथोग. 2020;16. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1008652।

65. ब्रीन एस, विलियम्स एसजे, विंटरबर्ग बी, कोबे बी, सोलोमन पीएस। गेहूं पीआर -1 प्रोटीन को नेक्रोट्रॉफ़िक रोगज़नक़ प्रभावक प्रोटीन द्वारा लक्षित किया जाता है। प्लांट जे. 2016;88. https://doi.org/10.1111/tpj.13228।

66. स्नेल्डर्स एनसी, पेटी जीसी, वैन डेन बर्ग जीसीएम, सीडल एमएफ, थोम्मा बीपीएचजे। प्लांटा माइकोबायोम हेरफेर के लिए फंगल पौधे रोगज़नक़ द्वारा सहयोजित एक प्राचीन रोगाणुरोधी प्रोटीन। प्रोक नेटल एकेड साइंस यूएस ए. 2021;118। https://doi.org/10.1073/pnas.2110968118।

67. स्नेल्डर्स एनसी, रोवेनिच एच, पेटी जीसी, रोकाफोर्ट एम, वैन डेन बर्ग जीसीएम, वोरहोल्ट जेए, एट अल। प्रभावकारक प्रोटीन का उपयोग करके मृदा जनित कवक पादप रोगज़नक़ द्वारा माइक्रोबायोम हेरफेर। नट पौधे. 2020. https://doi.org/10. 1038/एस41477-020-00799-5.

68. रोचा आरओ, विल्सन आरए। मेटाबोलिक होमियोस्टैसिस और रेडॉक्स-मध्यस्थता वाले मेजबान जन्मजात प्रतिरक्षा दमन के लिए मैग्नापोर्थे ओराइजी न्यूक्लियोसाइड डिफॉस्फेट किनेज आवश्यक है। मोल माइक्रोबायोल. 2020;114. https://doi.org/ 10.1111/mmi.14580