前言：
近日小编接触了很多寄生虫的研究，很多人都苦于物研究思路，今天小编就为大家分享一篇发表在Genome Biology上的一篇金线虫的文章，希望能给大家带来帮助。
研究背景：
土豆胞囊线虫（PCN）是土豆经济产量相关的一类线虫，主要分为两类：白色PCN Globodera pallida 和黄色PCN G. rostochiensis。PCN的变类型根据它们的致性来划分，一级的感染可以被控制通过控制一个表达抗性的H1位点。二三五级的感染并不能通过这一机制控制，这些线虫的毒性可能有一个不同的机制控制。线虫有一个复杂的生活周期，线虫的卵可以在土壤中存在二十年之久。幼年的线虫可以感受到附近植物的根部释放物而孵化出来，到达植物细胞，感知反应较弱的细胞，进而感染细胞及周围组织。线虫通过释放效应子来实现与宿主的互动。大部分效应子由两组腺体细胞产生：背部的和侧腹的腺体细胞。这些效应子和寄生物的入侵，迁移，抑制宿主的防御机制，诱导供养点的产生。效应子类的效应因子可能通过基因水平转移（HGT）来加强。细胞璧分解，营养生成，宿主抑制等机制都与HGT有关。
方法材料：
1) 基因组
文章通过建立400,550,2kb文库，进行illumina测序得到436X数据，再通过SGA组装，SSPACE连接scaffold，最后用GapFiller填充gap，得到95.5Mb的基因组，sacffoldN50为88.5Kb。其中用BlobDB排除掉细菌和真菌相关的scaffold。通过SSU/LSU rDNA screening得到只与马铃薯黄金线虫相关的scaffold。基因模式预测是通过自动和手动（WebApollo）两种方式共同预测出1，3650个基因，之后又基于填完gap的基因组的转录组，同源蛋白，用Augustus进行训练出14,309个protein-coding基因。基因注释通过InterProScan5与不同数据库比对完成。只有又基于WormBase去修正splicingsites。
2）转录组
从孵化幼虫失去及感染14天后的雌虫中提取RNA进行Illmina测序，与另外两个阶段囊泡潜伏期，含水的卵态期进行比较。
结果描述：
1）差异表达分析
本文对两个不同时期的黄金线虫进行转录组测序，Trinity组装，RSEM和EdgeR表达量计算，然后通过与另外两个时期的黄金线虫比较，鉴别出6720个差异表达基因。这些差异表达基因按照下图进行分类，第一级为每个时期惟一的差异表达基因，第二级为每两个时期唯一的差异表达基因，第三级为4个时期中，3个时期惟一的差异表达基因纵坐标是FC，横坐标为4个时期。灰色为所有差异表达基因。
2）比较基因组分析
通过reciprocal Blast比对找出G.pallida和G.rostochiensis之间的1对1同源蛋白，然后通过与数据库的聚类，分成了16,821个OrthoMcl的protein clusters。并将这些protein cluster分为4类：源自所有的涉及的线虫，源自所有植物线虫，源自Globodera spp. and Meloidogyne spp，和源自囊泡线虫 G. rostochiensis and G. pallida。 研究发现在幼年前后期出现差异表达的基因大部分是 G. rostochiensis and G. pallida有的基因。
线虫的蛋白中GO富集最显著的且与被miRNA sliencing相关的基因有9个是与worm-specific argonautes(WAGOs)极为相似的基因，这种基因的在线虫中的扩张是与他们极端的功能上的兼容性有关。
3）水平基因转移
候选的水平基因转移区域是通过Alieness计算每个线虫的蛋白，返回至少一个NCBI非冗余非线虫nr库的蛋白。本文发现线虫中有大量基因是通过水平基因转移获得的。线虫中有大量基因是通过水平基因获得，并且有一大部分转移的基因只在Globodera中出现，表明在Globodera和Meloidogyne分开后，发生了基因水平转移。虽然TEs和HGT有联系，但是研究发现TEs的不同成分结构与HGT并没有关系。
4）效应子相关分析
线虫中和之前报道并且试验验证的效应子是先通过hmmsearch寻找相似结构域，然后通过blastp相似性筛选，然后又添加了通过水平基因转移且与细胞壁分解酶相关的蛋白，最后祛除那些不包含信号蛋白，或横跨膜结构的蛋白。通过对效应子的研究发现，效应子集中在基因密度较大的区域，可能是由于tandam duplication产生的。效应子在线虫中是具有多样性的，并且在线虫基因组中呈现出划分似的分布。然后通过鉴别出的效应子在位置上距离较近（n=1）或相邻（n<9）的确定效应子岛，非效应子的基因家族被选择出来，用同样的处理方式来作为负控制。在不同效应子岛间并未发现TE区别。此外在G. rostochiensis发现的效应子岛也在G.pallida中发现。
5）共线性分析
对线虫G.rostochiensis和线虫G.pallida的共线性研究发现G.pallida中有大片基因重组和插入。
6）ehancer motif与效应子
通过对GC含量相关的组织相关的效应子，文章用一种motif discovery算法找出了一个假定ehancer motif。发现这个假定enhance motif在promoter区有明显的富集在背部腺体细胞效应子基因前500bps。
7）DOG-box相关分析
通过基因组范围对全部位点上游500bp的分析，发现基因的个数和DOG-box出现的频率有很大的联系，包含更多DOG-box的序列更有可能伴随着更多的分泌蛋白（下图）。
文章认为DOG-box可以预测出effectors的存在，并且在这一论点转录组中得到了验证（下图）。
总结：
本文对线虫基因组的研究对，今后了解线虫相关植物寄生机制有很大帮助。背部腺体prometer相关的效应子处在植物和寄生进化学的前沿，其对腺体细胞表达的预测对我们了解其机制有很大的帮助。
参考文献：
The genome of the yellow potato cyst nematode, Globodera rostochiensis, reveals insights into the basis of parasitism and virulence
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