意义的要求调节基因AMF交配

丛枝菌根真菌(AMF)梯形共生生物在陆地生态系统,提高植物产量和保护宿主免受病原体(2]。这些真菌也是遗传的异类,因为他们携带成千上万的原子核在大型合胞体(3]。这个常数提出了多核的状态帮助AMF发展近十亿年没有性(4),但这个假说是挑战的发现这些生物有性生殖的引人注目的签名。具体地说,所有情调AMF携带减数分裂和交配相关的基因会(5和genome-based inter-strain重组的证据6]。此外,一些培养菌株显示dikaryotic-like核组织两个核基因型共存的菌丝(7,8]。然而,尽管这些证据,有性生殖,即。,mating and plasmogamy producing a recombined haploid progeny through meiosis [7,9在这些生物)并没有被观察到。

Mateus et al。1),最近研究转录反应AMF真菌菌株共处在植物使用RNA-seq和得出结论,多个基因参与交配是向上或向下调节(见表1和2 Mateus et al。1])。如果这是真的,这一结论将代表第一个直接证据与交配相关的机械过程在AMF (1]。

表1最佳相互冲击r . irregularis基因从MycoCosm数据库声称参与交配。
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表2选择最好的打击来自GBC的基因数据集使用Mateus et al。1使用互惠爆炸)。
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大多数真菌AMF基因组相比是非常大的亲戚(3)和包含高度扩大基因家族,包括一个群体中基因信号通路和蛋白质-蛋白质之间的关系与已知的真菌基因体验(6,10,11,12]。使用序列同源性基因成员属性特定功能的大型和功能多样化的家庭是有问题的,特别是在大型的AMF基因组包括许多扩展基因家族(12,13]。困难问题orthologues之间的歧视,这些基因在不同物种基因(即是从共同的祖先进化而来。、单元)和假字,结果从复制(即。,可以属于不同的原生动物演化支)。Orthologues通常保留相同的功能在进化的过程中,虽然paralogues促进功能创新通过移除进化限制保存功能(14,15]。因此,澄清的进化关系是一个重要的一步可靠预测基因功能的硅片,俯瞰这一步最经常导致伪基因预测。

自从orthology分析没有明显被Mateus et al。1),我们首先试图澄清“同源性地位”的基因列在表中1和2从Mateus et al。1),因为这些自称是参与交配和差异表达r . irregularis在应变共处(1]。为此,我们使用两种方法提供基因orthology预测物种之间(16)(补充的方法)。最佳人选orthologues我们识别不同于那些被Mateus et al。1]。然后我们重新分析RNA-seq数据证据的微分表达式最初声称“交配基因同源染色体”和“最佳匹配直接同源”交配验证基因的使用严格的从我们的分析统计的阈值。我们得出这样的结论:没有重大支持交配在这个数据集。

最好的相互冲击和OrthoMCL分析r . irregularis基因声称参与交配

归因的差异表达基因的功能r . irregularis基因组由Mateus等人基于他们的交配已知的真菌基因的相似性表明出奇地低统计学意义。例如,r . irregularis基因GBC47251.1,由Mateus等人声称代表STE20交配的关键基因,显示了一个e价值只有5 e−12和只有26.57%的氨基酸序列的身份酿酒酵母STE20基因(KZV10712.1)用于比较。然而,这种归因是没有正当理由的因为GBC47251.1 STE20不是最接近的匹配。当验证STE20真菌交配基因,用作查询这表明其他序列r . irregularis基因更similar-e.g。,r . irregularis加入GBC37837.1已经e身份价值7 e−139和41%。有鉴于此,我们关心的许多公认的基因可能代表遥远paralogues真菌基因和交配系统地评估序列的支持功能归因的关系。

评估潜在的逻辑倒错混淆交配的解释功能我们使用了18假定的交配基因被Mateus et al .,作为查询序列对的高质量蛋白质数据库变得Mycocosm Rhiir2 [17]。最好的热门新兴从我们的分析表明,每个声称交配基因是一种大型真菌基因家族成员function-i.e广阔。蛋白激酶,细胞色素氧化酶类等,我们可以看到从点击的数量变得更真菌数据库记录在第2列的表1。类似的分析然后使用真菌进行交配的基因被Mateus等人报道是同源的调节r . irregularis基因(见表2第三列,Mateus et al。1])。在这个分析应该没有交配基因是最好的参考真菌gene-e.g交配。,using AAD42946.1 as query should find GBC19598.1 as first hit, instead in our analyses it retrieved GBC26474.1 (Table25)列。挑战这些发现与一种不同的方法,我们使用OrthoMCL [18)(补充的方法)来识别功能集群直接同源(和最近的假字),包括验证真菌基因和交配r . irregularis中包含的基因要么GBC Mateus等使用的数据库。1),或者变得更Mycocosm Rhiir2数据库(17]。

OrthoMCL分析显示,只列出的7 18基因Mateus et al。1分享这样的集群(补充表1)。基于OrthoMCL只有2 7例都是假定的r . irregularis交配orthologue候选人真菌基因(如GBC28192.1, GBC28793.1;补充表1)。

总之,我们的分析显示两个重要弱点。交配的最佳匹配验证基因没有被确认r . irregularis(没有找到候选人直接同源)和基因确定的微分表达式的预测函数并不是基于演示orthology可用,因此不支持的证据。

情调的监管提议交配相关的AMF基因会使用常规RNA-seq分析和统计的阈值

上述发现并不排除这样一种可能性,即基因被Mateus et al。1)参与交配,而他们澄清他们的论据是基于伪进化关系。探索进一步的证据微分表达式的具体情况下共处,我们也旨在验证他们的微分表达式r . irregularis宿主菌株DAOM197198和B1殖民相同的工厂。

Mateus et al。1)声称,在应变共处18基因差异表达。然而,我们注意到,一些相同的基因有不同的表达菌株在同一condition-i.e响应。,调节压力DAOM197198但在B1表达下调(例如,GBC53331.1、GBC31594.1 GBC37885.1)在他们的研究p价值0.1截止。在我们看来,声称交配期间差异表达基因菌株共处应该显示的一致性表达菌株(生物复制)。具体来说,如果真的在足底交配过程,那么相同的基因应该在类似conditions-i.e不断调节或表达下调。,基因不应受到随机的监管建议,例如,通过数据的补充表6 Mateus et al。1]。此外,我们注意到Mateus et al。1),使用一个调整值< 0.1作为阈值声称记录变化显著。鉴于转录水平验证并不是由Mateus et al。1),例如,使用数字液滴或qPCR,至少18基因,他们强调的一个子集,我们相信一个调整值< 0.1可能导致大量的假阳性;特别是考虑到大量基因分析r . irregularis基因组。因此,鉴于索赔报告的重要性Mateus et al。1),一个更规范的调整值< 0.05最终需要支持的证据使用RNA-seq数据集基因调控。

测试支持18个假定的交配基因表达变化在共存,我们重新分析他们使用Deseq2 RNA-seq数据以下基本假设:是认为监管应(i)差异表达基因在两种co-inoculation治疗相比DAOM197198或独自B1;(2)差异表达相同的条件和(iii)监管的调整值< 0.05。使用这种方法显示只有两个r . irregularis基因(GBC31744.1 GBC38036.1)提出的18 Mateus et al。1)参与交配comparisons-i.e表明微分表达式。相比,无论是co-inoculation治疗DAOM197198或B1(补充表2)。然而,这两个两个基因与验证共享演化支真菌交配基因,因此,在我们看来,不应被视为交配的基因。

我们的分析发现其他候选人r . irregularis使用OrthoMCL交配基因(补充表1),所以我们还测试了如果这些差异表达co-inoculation治疗。这一分析显示变化的两个假定的orthologues交配基因(Rhiir2_1 | 1633285, Rhiir2_1 | 1616235,补充表1和2),然而,一个是调节和一个表达下调。在交配期间,发生重组和触发器减数分裂基因的表达(5,19]。因此,AMF应变共处应该导致upregulation已知meiosis-specific AMF的基因(味精)如果交配。我们测试这个假说的研究基因表达r . irregularis使用上述方法meiosis-specific基因(味精)。我们发现,味精表达levels-i.e非常低。,most have no mapped read or are not significantly and conservatively expressed across conditions during strain co-existence (Supplemental Table3)。

总之,我们的分析可用RNA-seq Mateus等数据。1)不是基于坚实的证据表明他们的结论。大多数r . irregularis基因参与交配提出的作者没有说明监管的条件和/或在统计上显著的阈值。大多数r . irregularis基因可能参与交配的时候并不表示株共存。这项研究由Mateus et al。1)得出结论,例如,:“AMF基因被认为与交配反应的不同阶段在其他真菌是调节根当两个遗传学上截然不同的菌株共存”,或者“足底激活基因的发现与不同阶段的交配有关r . irregularis也提供了一些线索理解进化的早期步骤的性别确定真菌系统”。

虽然AMF的假设可能的伴侣足底是有趣的,它不支持我们分析的数据集Mateus et al。1]。首先,上述声明不支持通过orthology预测。这些预测尤为重要强调基因功能时非常大的家庭成员(蛋白质激酶,HMG)进行了研究,等的任何亲戚家庭股票,根据定义,某种程度的序列同源性。我们有关RNA-seq Mateus等数据。1)也未能发现重大的监管r . irregularis交配期间基因共存。具体地说,虽然可以找到一些证据的监管几个基因在一个条件调整p值为0.1,使用传统的统计标准(调整p值为0.05)和复制(基因调控必须跨生物复制共享条件)披露的监管只有两个假定的r . irregularis交配orthologues已知的真菌的基因。这两个基因编码一个假定的RNA解旋酶(21中确定Rhiir2基因曲目)(6)和一个天鹅绒因素。这些基因是家庭的一部分参与无数的细胞功能,不与交配20.]。的强烈强调Mateus et al。1情调)监管的交配相关的基因,会令人惊奇的是,作者没有调查AMF味精的表达,因为这些是专门调节在真菌交配。有关发现没有证据表明在这种情况下,我们在为他们的规定,提供一个独立的缺乏证据的存在有性生殖在co-inoculation菌株DAOM197198和B1。

总的来说,没有情调的upregulation交配相关的基因会Mateus et al。1)可以很容易地解释实际的不兼容(例如,定义不同垫——轨迹序列(7])之间使用的菌株DAOM197198和B1作者。然而,目前识别这两个菌株的假定的兼容性是不可行的,因为菌株B1尚未测序的基因组Mateus et al。1),尽管理论上每个应变可能不同基因含量的50% (8]。获得的基因组B1应变将确保标准之,传统的硅片基因表达分析。具体地说,它将确保映射RNA-seq读取上执行适当的参考基因组和转录组的贡献相对每个应变明显标识。