BackgroundThe Ceratocystis genus harbors a large number of phytopathogenic fungi that cause xylem parenchyma degradation and vascular destruction on a broad range of economically important plants. Ceratocystis cacaofunesta is a necrotrophic fungus responsible for lethal wilt disease in cacao. The aim of this work is to analyze the genome of C. cacaofunesta through a comparative approach with genomes of other Sordariomycetes in order to better understand the molecular basis of pathogenicity in the Ceratocystis genus.ResultsWe present an analysis of the C. cacaofunesta genome focusing on secreted proteins that might constitute pathogenicity factors. Comparative genome analyses among five Ceratocystidaceae species and 23 other Sordariomycetes fungi showed a strong reduction in gene content of the Ceratocystis genus. However, some gene families displayed a remarkable expansion, in particular, the Phosphatidylinositol specific phospholipases-C (PI-PLC) family. Also, evolutionary rate calculations suggest that the evolution process of this family was guided by positive selection. Interestingly, among the 82 PI-PLCs genes identified in the C. cacaofunesta genome, 70 genes encoding extracellular PI-PLCs are grouped in eight small scaffolds surrounded by transposon fragments and scars that could be involved in the rapid evolution of the PI-PLC family. Experimental secretome using LC–MS/MS validated 24% (86 proteins) of the total predicted secretome (342 proteins), including four PI-PLCs and other important pathogenicity factors.ConclusionAnalysis of the Ceratocystis cacaofunesta genome provides evidence that PI-PLCs may play a role in pathogenicity. Subsequent functional studies will be aimed at evaluating this hypothesis. The observed genetic arsenals, together with the analysis of the PI-PLC family shown in this work, reveal significant differences in the Ceratocystis genome compared to the classical vascular fungi, Verticillium and Fusarium. Altogether, our analyses provide new insights into the evolution and the molecular basis of plant pathogenicity.Electronic supplementary materialThe online version of this article (10.1186/s12864-018-4440-4) contains supplementary material, which is available to authorized users.
Moniliophthora perniciosa and Moniliophthora roreri are hemibiotrophic fungi that harbor a large number of Pathogenesis-Related 1 genes, many of which are induced in the biotrophic interaction with Theobroma cacao. Here, we provide evidence that the evolution of PR-1 in Moniliophthora was adaptive and potentially related to the emergence of the parasitic lifestyle in this genus. Phylogenetic analysis revealed conserved PR-1 genes, shared by many Agaricales saprotrophic species, that have diversified in new PR-1 genes putatively related to pathogenicity in Moniliophthora, as well as in recent specialization cases within both species. PR-1 families in Moniliophthora with higher evolutionary rates exhibit induced expression in the biotrophic interaction and positive selection clues, supporting the hypothesis that these proteins accumulated adaptive changes in response to host-pathogen arm race. Furthermore, we show that the highly diversified MpPR-1 genes are not induced by two phytoalexins, suggesting detoxification might not be their main function as proposed before.
Várias pessoas foram muito importantes durante este período da minha vida. Começo agradecendo aos membros do Laboratório de Genômica e Expressão, todos muito talentosos, divertidos e acolhedores. Um agradecimento à parte para o Mario Barsottini, por sempre me ajudar com as minhas dúvidas e perguntas, e para a equipe de bioinformática, com quem convivi diariamente por mais de dois anos e sem dúvidas, deram mais brilho aos meus dias.Três figuras foram especialmente marcantes no meu desenvolvimento e a quem admiro muito. Agradeço ao Gonçalo Pereira, por me dar a oportunidade de fazer parte de uma equipe excelente e sempre me motivar com sua atitude positiva. Ao meu orientador Marcelo Carazzolle, por sua supervisão com muita paciência, atenção e extrema competência. À minha coorientadora Juliana José, pelo seu conhecimento e por estar do meu lado para me dar apoio, sempre que precisasse. Com certeza, espero um dia me tornar um profissional como vocês.Agradeço à Fundação CAPES pelo financiamento durante o meu mestrado e à Unicamp e ao Instituto de Biologia por fornecerem uma boa estrutura e ambiente de grande excelência acadêmica.Agradeço à Yukari, a minha grande parceira, amiga e companheira, por sempre me apoiar e me dar forças para enfrentar novos desafios.E finalmente, agradeço aos meus pais, que me deram muito carinho e uma vida cheia de oportunidades. Saibam que todas as minhas conquistas começaram com vocês. Muito obrigado! ResumoMoniliophthora perniciosa é o fungo basidiomiceto responsável pela doença vassourade-bruxa, que atinge árvores de cacau (Theobroma cacao), comprometendo seriamente a produção de cacau ao ser introduzido no estado da Bahia. O fungo é categorizado em três biótipos de acordo com o grupo de hospedeiros que infecta. O biótipo-C infecta espécies do gênero Theobroma enquanto o S do gênero Solanum, sendo que a progressão da doença é muito similar em ambos os biótipos. Por último, o L tem lianas como hospedeiro, porém com modo de vida endofítico, não causando sintomas aparentes da doença. Este trabalho investigou o genoma de diversas amostras dos três biótipos em busca de evidências que poderiam explicar as diferenças na patogenicidade e especificidade de hospedeiro. Para isto sequenciamos o genoma de 18 amostras de M. perniciosa e 4 de M. roreri, espécie irmã e também fitopatógena de cacau. Reconstruindo a filogenia da espécie, tivemos indicação de que o biótipo-L divergiu do ancestral de Moniliophthora anteriormente aos outros, e que o biótipo-S seria um grupo parafilético, em que aparentemente há dois subgrupos separados geograficamente. De maneira geral, verificamos que os genomas dos três biótipos de M. perniciosa apresentam um perfil muito parecido, com pouca variação no número e, notavelmente, sequência de genes. A alta presença de retrotransposons, por outro lado, aparenta ser importante para a evolução da espécie e pode ter contribuído no processo de especialização à diversos hospedeiros. Análises que se baseiam na busca de genes sob efeito da seleção positiva nos indicou diversos gene...
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