卵菌(Oomycete),隶属茸鞭生物界,包含800多种能侵染植物和动物的病原菌,尽管在营养吸收方式和形态上与真菌类似,却不是真菌,在进化关系上更接近于原生生物不等鞭毛属。卵菌在生理生化上与真菌之间的差别导致许多杀菌剂对防治卵菌没有效果。随着高通量测序的普及和基因组学的快速发展,越来越多的卵菌物种被测序,通过生物信息学可以从基因组水平分析序列的特征和进化,为卵菌的研究提供新的方法,同时可以为常规的分子生物学研究提供有价值的候选基因,提高研究效率。大豆疫霉和其它卵菌分泌大量的效应子来促进其侵染与定殖,但对其致病机理还不是很清楚,通过生物信息学分析可以加深对其功能和机制的认识。同时,动物病原卵菌的研究也鲜有报道,比较动物和植物病原卵菌的基因组异同,既可以深入认识动物病原卵菌的致病规律,也能从侧面加深对植物病原卵菌的认识水平。因此本论文对大豆疫霉的CRN家族和内含子特征、贵阳腐霉的基因组进行了系统的研究,主要结果如下：1.基因复制和片段重组是导致大豆疫霉CRN家族扩张和功能多样化的重要机制。CRN效应子是卵菌中一类定位于植物细胞质内的基因,之前发现致病疫霉中的该类效应子能引起植物的细胞死亡,但目前对CRN效应子的功能与分子机制还没有进行过系统的研究。CRN效应子广泛存在于卵菌中,尤其在疫霉菌中大量扩张,而且假基因数量占据总量的一半以上,那么如此庞大的CRN家族如何进化而来的?基于对疫霉菌CRN基因的比较分析,本文研究发现CRN家族是在疫霉种分化后特异性进化的,不均匀地分布在不同疫霉中,且频繁地发生基因的丢失与产生。与RxLR效应子相比,CRN效应子之间序列相对保守。进一步分析大豆疫霉的CRN家族,基于序列同源性可以分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两大类,Class Ⅰ主要由真基因组成,且转录组表达量更高,猜测其在侵染过程中起主导作用。将近一半的大豆疫霉CRN基因经历了复制事件,导致家族成员的不断扩张；同时一些基因间发生了重组,产生更加多样化的CRN基因。经历了复制和重组的CRN家族,在选择压力的推动下,展现出不同的毒性功能。虽然只有个别大豆疫霉CRN基因能引起植物的细胞死亡,但其它多数CRN基因能不能程度地对Bax、Avh241、PsojNIP、PsCRN63以及Avr3a+R3a等诱导的细胞死亡产生抑制作用。该研究结果说明基因复制和片段重组可能是导致大豆疫霉CRN家族扩张和功能多样化的重要机制,为进一步研究CRN效应子的致病机理和分子进化提供线索。2.大豆疫霉的内含子具有鲜明的特征。内含子在真核生物中普遍存在,但在卵菌中还没有系统的研究。本文利用EST序列比对基因组的方法,在大豆疫霉基因组中预测了4,013个内含子,其中96.6%的内含子拥有典型的"GT-AG"剪接位点。与其它物种相比,大豆疫霉的内含子在5剪接位点、多聚嘧啶序列、分支点、3剪接位点等方面有明显的不同特征。在一半以上的内含子与外显子的交界处,发现很多长度为2-10个碱基的重复序列,该现象在其它物种里尚未报道过。此外,在大豆疫霉里预测出122个基因发生了可变剪接,并划分为四种不同的可变剪接方式。以上结果揭示了大豆疫霉内含子的特征,可以用来更好地注释大豆疫霉和其它卵菌的基因组,以获得更准确的基因组结构,为卵菌致病相关基因的研究,尤其是效应子的序列特征、进化史研究提供帮助。3.贵阳腐霉的基因组呈现与侵染昆虫相关的特征。植物病原卵菌与动物病原卵菌在侵染致病过程中既有一些相通之处,也存在明显的不同特征。目前对植物病原卵菌的研究较多,且侧重于致病相关基因的分析,如PAMP和效应子。通过与动物病原卵菌的比较,一方面可以找到两者的相似之处,另一方面可以发现动物病原卵菌的特征,同时也能加深对植物病原卵菌的认识。本文对侵染蚊子的贵阳腐霉(Pythium guiyangense)进行了全基因组测序,并与植物病原卵菌进行了比较。在分类地位上,贵阳腐霉属于腐霉属,与已测序的Py. irregulare和Py. iwayamai最接近。贵阳腐霉的基因组拼接大小为87 Mb,编码了26,056个基因。分析发现贵阳腐霉为异源四倍体,所以其基因组大小和基因数量为其它腐霉的两倍。由于寄主环境的变化,导致很多基因家族的数量发生了明显的变化。植物细胞壁降解酶的数量在贵阳腐霉里大量减少甚至缺失,而蛋白激酶和蛋白酶家族在贵阳腐霉得到了显著的扩张,尤其是枯草杆菌蛋白酶和胰蛋白酶。贵阳腐霉里没有检测到RxLR效应子,但预测出一些CRN效应子,与其它腐霉相比序列分歧较大,可能为了适应昆虫寄主环境发生了进化。此外,贵阳腐霉丢失了甾醇合成的关键基因,但分泌大量的Elicitin基因,猜测是为了方便从寄主中获取甾醇,维系自身的生长发育。这些结果为今后进一步研究贵阳腐霉的致病机理奠定了基础,为蚊虫的生物防治提供了新的理论支持；同时,也有利于发现一些植物病原卵菌特有的基因和代谢途径,尤其是致病相关的基因,加深了对植物病原卵菌的认识。