The dominant kanr marker gene plays an important role in gene disruption experiments in budding yeast, as this marker can be used in a variety of yeast strains lacking the conventional yeast markers. We have developed a loxP-kanMX-loxP gene disruption cassette, which combines the advantages of the heterologous kanr marker with those from the Cre- lox P recombination system. This disruption cassette integrates with high efficiency via homologous integration at the correct genomic locus (routinely 70%). Upon expression of the Cre recombinase the kanMX module is excised by an efficient recombination between the loxP sites, leaving behind a single loxP site at the chromosomal locus. This system allows repeated use of the kanr marker gene and will be of great advantage for the functional analysis of gene families.

The Munich Information Center for Protein Sequences (MIPS-GSF), Martinsried, near Munich, Germany, continues its longstanding tradition to develop and maintain high quality curated genome databases. In addition, efforts have been intensified to cover the wealth of complete genome sequences in a systematic, comprehensive form. Bioinformatics, supporting national as well as European sequencing and functional analysis projects, has resulted in several up-to-date genome-oriented databases. This report describes growing databases reflecting the progress of sequencing the Arabidopsis thaliana (MATDB) and Neurospora crassa genomes (MNCDB), the yeast genome database (MYGD) extended by functional analysis data, the database of annotated human EST-clusters (HIB) and the database of the complete cDNA sequences from the DHGP (German Human Genome Project). It also contains information on the up-to-date database of complete genomes (PEDANT), the classification of protein sequences (ProtFam) and the collection of protein sequence data within the framework of the PIR-International Protein Sequence Database. These databases can be accessed through the MIPS WWW server (http://www. mips.biochem.mpg.de ).

Ustilago maydis is an important fungal pathogen of maize, causing corn smut. It is well adapted to its host and proliferates in living plant tissue without inducing a defence response. The genome sequence of U. maydis has now been determined, the first for a biotrophic plant parasite. Several gene clusters that encode secreted proteins of unknown function were identified: genome-wide expression analysis shows that the clustered genes are upregulated during disease. Mutations in these gene clusters frequently affect virulence, ranging from complete loss of pathogenicity to hypervirulence. Ustilago maydis is a ubiquitous pathogen of maize and a well-established model organism for the study of plant–microbe interactions1. This basidiomycete fungus does not use aggressive virulence strategies to kill its host. U. maydis belongs to the group of biotrophic parasites (the smuts) that depend on living tissue for proliferation and development2. Here we report the genome sequence for a member of this economically important group of biotrophic fungi. The 20.5-million-base U. maydis genome assembly contains 6,902 predicted protein-encoding genes and lacks pathogenicity signatures found in the genomes of aggressive pathogenic fungi, for example a battery of cell-wall-degrading enzymes. However, we detected unexpected genomic features responsible for the pathogenicity of this organism. Specifically, we found 12 clusters of genes encoding small secreted proteins with unknown function. A significant fraction of these genes exists in small gene families. Expression analysis showed that most of the genes contained in these clusters are regulated together and induced in infected tissue. Deletion of individual clusters altered the virulence of U. maydis in five cases, ranging from a complete lack of symptoms to hypervirulence. Despite years of research into the mechanism of pathogenicity in U. maydis, no ‘true’ virulence factors3 had been previously identified. Thus, the discovery of the secreted protein gene clusters and the functional demonstration of their decisive role in the infection process illuminate previously unknown mechanisms of pathogenicity operating in biotrophic fungi. Genomic analysis is, similarly, likely to open up new avenues for the discovery of virulence determinants in other pathogens.

Heterologous markers are important tools required for the molecular dissection of gene function in many organisms, including Saccharomyces cerevisiae.Moreover, the presence of gene families and isoenzymes often makes it necessary to delete more than one gene.We recently introduced a new and efficient gene disruption cassette for repeated use in budding yeast, which combines the heterologous dominant kan r resistance marker with a Cre/loxP-mediated marker removal procedure.Here we describe an additional set of four completely heterologous loxPflanked marker cassettes carrying the genes URA3 and LEU2 from Kluyveromyces lactis, his5 + from Schizosaccharomyces pombe and the dominant resistance marker ble r from the bacterial transposon Tn5, which confers resistance to the antibiotic phleomycin.All five loxP-marker gene-loxP gene disruption cassettes can be generated using the same pair of oligonucleotides and all can be used for gene disruption with high efficiency.For marker rescue we have created three additional Cre expression vectors carrying HIS3, TRP1 or ble r as the yeast selection marker.The set of disruption cassettes and Cre expression plasmids described here represents a significant further development of the marker rescue system, which is ideally suited to functional analysis of the yeast genome.

Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea are closely related necrotrophic plant pathogenic fungi notable for their wide host ranges and environmental persistence. These attributes have made these species models for understanding the complexity of necrotrophic, broad host-range pathogenicity. Despite their similarities, the two species differ in mating behaviour and the ability to produce asexual spores. We have sequenced the genomes of one strain of S. sclerotiorum and two strains of B. cinerea. The comparative analysis of these genomes relative to one another and to other sequenced fungal genomes is provided here. Their 38–39 Mb genomes include 11,860–14,270 predicted genes, which share 83% amino acid identity on average between the two species. We have mapped the S. sclerotiorum assembly to 16 chromosomes and found large-scale co-linearity with the B. cinerea genomes. Seven percent of the S. sclerotiorum genome comprises transposable elements compared to <1% of B. cinerea. The arsenal of genes associated with necrotrophic processes is similar between the species, including genes involved in plant cell wall degradation and oxalic acid production. Analysis of secondary metabolism gene clusters revealed an expansion in number and diversity of B. cinerea–specific secondary metabolites relative to S. sclerotiorum. The potential diversity in secondary metabolism might be involved in adaptation to specific ecological niches. Comparative genome analysis revealed the basis of differing sexual mating compatibility systems between S. sclerotiorum and B. cinerea. The organization of the mating-type loci differs, and their structures provide evidence for the evolution of heterothallism from homothallism. These data shed light on the evolutionary and mechanistic bases of the genetically complex traits of necrotrophic pathogenicity and sexual mating. This resource should facilitate the functional studies designed to better understand what makes these fungi such successful and persistent pathogens of agronomic crops.

We sequenced and annotated the genome of the filamentous fungus Fusarium graminearum , a major pathogen of cultivated cereals. Very few repetitive sequences were detected, and the process of repeat-induced point mutation, in which duplicated sequences are subject to extensive mutation, may partially account for the reduced repeat content and apparent low number of paralogous (ancestrally duplicated) genes. A second strain of F. graminearum contained more than 10,000 single-nucleotide polymorphisms, which were frequently located near telomeres and within other discrete chromosomal segments. Many highly polymorphic regions contained sets of genes implicated in plant-fungus interactions and were unusually divergent, with higher rates of recombination. These regions of genome innovation may result from selection due to interactions of F. graminearum with its plant hosts.

The Munich Information Center for Protein Sequences (MIPS-GSF, Neuherberg, Germany) continues to provide genome-related information in a systematic way. MIPS supports both national and European sequencing and functional analysis projects, develops and maintains automatically generated and manually annotated genome-specific databases, develops systematic classification schemes for the functional annotation of protein sequences, and provides tools for the comprehensive analysis of protein sequences. This report updates the information on the yeast genome (CYGD), the Neurospora crassa genome (MNCDB), the databases for the comprehensive set of genomes (PEDANT genomes), the database of annotated human EST clusters (HIB), the database of complete cDNAs from the DHGP (German Human Genome Project), as well as the project specific databases for the GABI (Genome Analysis in Plants) and HNB (Helmholtz–Netzwerk Bioinformatik) networks. The Arabidospsis thaliana database (MATDB), the database of mitochondrial proteins (MITOP) and our contribution to the PIR International Protein Sequence Database have been described elsewhere [Schoof et al. (2002) Nucleic Acids Res., 30, 91–93; Scharfe et al. (2000) Nucleic Acids Res., 28, 155–158; Barker et al. (2001) Nucleic Acids Res., 29, 29–32]. All databases described, the protein analysis tools provided and the detailed descriptions of our projects can be accessed through the MIPS World Wide Web server (http://mips.gsf.de).

The fungus Fusarium fujikuroi causes “bakanae” disease of rice due to its ability to produce gibberellins (GAs), but it is also known for producing harmful mycotoxins. However, the genetic capacity for the whole arsenal of natural compounds and their role in the fungus' interaction with rice remained unknown. Here, we present a high-quality genome sequence of F. fujikuroi that was assembled into 12 scaffolds corresponding to the 12 chromosomes described for the fungus. We used the genome sequence along with ChIP-seq, transcriptome, proteome, and HPLC-FTMS-based metabolome analyses to identify the potential secondary metabolite biosynthetic gene clusters and to examine their regulation in response to nitrogen availability and plant signals. The results indicate that expression of most but not all gene clusters correlate with proteome and ChIP-seq data. Comparison of the F. fujikuroi genome to those of six other fusaria revealed that only a small number of gene clusters are conserved among these species, thus providing new insights into the divergence of secondary metabolism in the genus Fusarium. Noteworthy, GA biosynthetic genes are present in some related species, but GA biosynthesis is limited to F. fujikuroi, suggesting that this provides a selective advantage during infection of the preferred host plant rice. Among the genome sequences analyzed, one cluster that includes a polyketide synthase gene (PKS19) and another that includes a non-ribosomal peptide synthetase gene (NRPS31) are unique to F. fujikuroi. The metabolites derived from these clusters were identified by HPLC-FTMS-based analyses of engineered F. fujikuroi strains overexpressing cluster genes. In planta expression studies suggest a specific role for the PKS19-derived product during rice infection. Thus, our results indicate that combined comparative genomics and genome-wide experimental analyses identified novel genes and secondary metabolites that contribute to the evolutionary success of F. fujikuroi as a rice pathogen.

Recent sequencing projects have provided deep insight into fungal lifestyle-associated genomic adaptations. Here we report on the 25 Mb genome of the mutualistic root symbiont Piriformospora indica (Sebacinales, Basidiomycota) and provide a global characterization of fungal transcriptional responses associated with the colonization of living and dead barley roots. Extensive comparative analysis of the P. indica genome with other Basidiomycota and Ascomycota fungi that have diverse lifestyle strategies identified features typically associated with both, biotrophism and saprotrophism. The tightly controlled expression of the lifestyle-associated gene sets during the onset of the symbiosis, revealed by microarray analysis, argues for a biphasic root colonization strategy of P. indica. This is supported by a cytological study that shows an early biotrophic growth followed by a cell death-associated phase. About 10% of the fungal genes induced during the biotrophic colonization encoded putative small secreted proteins (SSP), including several lectin-like proteins and members of a P. indica-specific gene family (DELD) with a conserved novel seven-amino acids motif at the C-terminus. Similar to effectors found in other filamentous organisms, the occurrence of the DELDs correlated with the presence of transposable elements in gene-poor repeat-rich regions of the genome. This is the first in depth genomic study describing a mutualistic symbiont with a biphasic lifestyle. Our findings provide a significant advance in understanding development of biotrophic plant symbionts and suggest a series of incremental shifts along the continuum from saprotrophy towards biotrophy in the evolution of mycorrhizal association from decomposer fungi.