Структурно-функциональная организация митохондриального генома фитопатогенного гриба Phoma sp.1

В статье изложены результаты исследования митохондриальной ДНК фитопатогена Phoma sp.1 – одного из возбудителей фомоза посадочного материала сосны и ели в лесных питомниках Беларуси. Осуществлены секвенирование и аннотация митохондриона Phoma sp.1 (30 837 н. о., 43 кодирующих локуса), изучены его структурно-функциональные особенности и составлена генетическая карта. Идентифицированы интронные вставки в генах cox3 и nad1, а также описаны потенциальные открытые рамки считывания orf89, orf87, orf76 и orf108 с неустановленной функцией. Проведен сравнительный генетический анализ митохондриона и его отдельных генов в базе данных NCBI BLAST. На основании результатов генетико-таксономического анализа установлена близкая степень родства исследованного фитопатогена Phoma sp.1 с видами рода Didymella, что согласуется с современными научными данными об анаморфно-телеоморфных взаимоотношениях Phoma и Didymella. Показано, что гены мтДНК могут выступать в качестве маркеров для диагностики Phoma и фома-подобных грибов на уровне семейств, родов и видов. В ходе изучения синтении митохондриальных геномов Phoma sp.1 и близкородственных видов выявлены значительные структурные перестройки мтДНК в ходе филогенеза.

1. Phoma identification manual. Differentiation of specific and infra-specific taxa in culture / G. H. Boerema [et al.]. – Wallingford : CABI, 2004. – 470 p.

2. Chemical characterization of Phoma pomorum isolated from Danish maize / J. L. Sørensen [et al.] // Int. J. Food Microbiol. – 2010. – Vol. 136, N 3. – P. 310–317. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2009.11.001

3. Yarmalovich, V. A. Phoma blight of planting stock of Pinus sylvestris L. and Picea abies L. in forest nurseries of Belarus / V. A. Yarmalovich, M. O. Siaredzich // Bull. Transilv. Univ. Brasov. – 2019. – Vol. 12, N 2. – P. 27–36. https://doi. org/10.31926/but.fwiafe.2019.12.61.2.2

4. Deb, D. Phoma diseases: epidemiology and control / D. Deb, A. Khan, N. Dey // Plant Pathol. – 2020. – Vol. 69, N 7. – P. 1203–1217. https://doi.org/10.1111/ppa.13221

5. Bennett, A. Phoma infections: classification, potential food sources, and its clinical impact / A. Bennett, M. M. Ponder, J. Garcia-Diaz // Microorganisms. – 2018. – Vol. 6, N 3. – P. 1–12. https://doi.org/10.3390/microorganisms6030058

6. Survey of bovine mycotic mastitis in dairy herds in the State of Sao Paulo, Brazil / E. O. Costa [et al.] // Mycopathologia. – 1993. – Vol. 124. – P. 13–17. https://doi.org/10.1007/BF01103051

7. Outbreaks of phaeohyphomycosis in the chinook salmon (Oncorhynchus tshawyscha) caused by Phoma herbarum / M. Faisal [et al.] // Mycopathologia. – 2007. – Vol. 163, N 1. – P. 41–48. https://doi.org/10.1007/s11046-006-0084-z

8. Sullivan, R. F. Phoma glomerata as a mycoparasite of powdery mildew / R. F. Sullivan, J. F. White Jr. // Appl. Environ. Microbiol. – 2000. – Vol. 66, N 1. – P. 425–427. https://doi.org/10.1128/AEM.66.1.425-427.2000

9. The lichenicolous Phoma species (Coelomycetes) on Cladonia / P. Diederich [et al.] // Lichenologist. – 2007. – Vol. 39, N 2. – P. 153–163. https://doi.org/10.1017/s0024282907006044

10. Gruyter, J. Revised taxonomy of Phoma and allied genera : Ph. D. Thesis / J. Gruyter ; Wageningen Univ. – 2012. – 180 p.

11. A new species and its phylogenetic placement in the Didymella/Phoma complex (Phaeosphaeriaceae, Pleosporales) / M. S. Torres [et al.] // Mycotaxon. – 2005. – Vol. 93. – P. 297–308.

12. Redisposition of phoma-like anamorphs in Pleosporales / J. Gruyter [et al.] // Stud. Mycol. – 2013. – Vol. 75, N 1. – P. 1–36. https://doi.org/10.3114/sim0004

13. The phoma-like dilemma / L. W. Hou [et al.] // Stud. Mycol. – 2020. – Vol. 96. – P. 309–396. https://doi.org/10.1016/j. simyco.2020.05.001

14. Boerema, G. H. Contributions towards a monograph of Phoma (Coelomycetes) – V. Subdivision of the genus in sections / G. H. Boerema // Mycotaxon. – 1997. – Vol. 64. – P. 321–333.

15. Highlights of the Didymellaceae: a polyphasic approach to characterize Phoma and related pleosporalean genera / M. M. Aveskamp [et al.] // Stud. Mycol. – 2010. – Vol. 65. – P. 1–60. https://doi.org/10.3114/sim.2010.65.01

16. DNA phylogeny reveals polyphyly of Phoma section Peyronellaea and multiple taxonomic novelties / M. M. Aveskamp [et al.] // Mycologia. – 2009. – Vol. 101. – P. 363–382. https://doi.org/10.3852/08-199

17. NCBI Genome search [Electronic resourсe]. – Mode of access: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/?term=Phoma. – Date of access: 04.05.2022.

18. Zhang, X. Draft genome sequence of Phoma arachidicola Wb2 causing peanut web blotch in China / X. Zhang // Curr. Microbiol. – 2019. – Vol. 76, N 2. – P. 200–206. https://doi.org/10.1007/s00284-018-1612-z

19. Genomics-driven discovery of a biosynthetic gene cluster required for the synthesis of BII-Rafflesfungin from the fungus Phoma sp. F3723 / S. Sinha [et al.] // BMC Genomics. – 2019. – Vol. 20, N 1. – Art. 374. https://doi.org/10.1186/s12864- 019-5762-6

20. Падутов, В. Е. Методы молекулярно-генетического анализа / В. Е. Падутов, О. Ю. Баранов, Е. В. Воропаев. – Минск : Юнипол, 2007. – 176 c.

21. Lang, B. F. Mitochondrial genome evolution and the origin of eukaryotes / B. F. Lang, M. W. Gray, G. Burger // Annu. Rev. Genet. – 1999. – Vol. 33. – P. 351–397. https://doi.org/10.1146/annurev.genet.33.1.351

22. The mitochondrial genome of a plant fungal pathogen Pseudocercospora fijiensis (Mycosphaerellaceae), comparative analysis and diversification times of the Sigatoka disease complex using fossil calibrated phylogenies / J. E. Arcila-Galvis [et al.] // Life. – 2021. – Vol. 11, N 3. – Art. 215. https://doi.org/10.3390/life11030215

23. Mullineux, S. T. Evolutionary dynamics of the mS952 intron: a novel mitochondrial group II intron encoding a LAGLIDADG homing endonuclease gene / S. T. Mullineux, K. Willows, G. Hausner // J. Mol. Evol. – 2011. – Vol. 72, N 5–6. – P. 433–449. https://doi.org/10.1007/s00239-011-9442-7

24. Megarioti, A. H. The coevolution of fungal mitochondrial introns and their homing endonucleases (GIY-YIG and LAGLIDADG) / A. H. Megarioti, V. N. Kouvelis // Genome Biol. Evol. – 2020. – Vol. 12, N 8. – P. 1337–1354. https://doi.org/ 10.1093/gbe/evaa126