2017-11-17 17:22:13
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所科研團(tuán)隊(duì)從基因組學(xué)角度深入剖析了大麗輪枝菌寄主適應(yīng)性的分子進(jìn)化機(jī)制，首次闡明了大麗輪枝菌寄主廣譜性與?；詣?dòng)態(tài)平衡的基因組學(xué)基礎(chǔ)。
大麗輪枝菌是一種毀滅性的維管束土傳植物病原真菌，曾與馬鈴薯晚疫病并列為世界頭號(hào)檢疫對(duì)象，寄主非常廣泛，能夠侵染8科660多種植物，包括很多具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的農(nóng)作物，全球范圍內(nèi)由大麗輪枝菌引起的黃萎病損失每年超過數(shù)百億美元?？v觀百年大麗輪枝菌研究歷程，科學(xué)家一直致力于回答3個(gè)科學(xué)問題，即病原如何適應(yīng)維管束寡營(yíng)養(yǎng)環(huán)境；病原生理型分化的遺傳學(xué)基礎(chǔ)；病原與寄主廣譜性和?；蚤g的動(dòng)態(tài)協(xié)同進(jìn)化機(jī)制。雖然美國(guó)、荷蘭相關(guān)科研單位通過對(duì)來源萵苣大麗輪枝菌基因組解析闡明了大麗輪枝菌適應(yīng)維管束寡營(yíng)養(yǎng)環(huán)境的基因組學(xué)基礎(chǔ)以及通過來源番茄大麗輪枝菌基因組分析發(fā)現(xiàn)了染色體重排介導(dǎo)的病原菌種群分化機(jī)制，但對(duì)大麗輪枝菌廣適性背景下的寄主專化性的動(dòng)態(tài)遺傳機(jī)制一直未有突破。
加工所戴小楓研究員領(lǐng)銜的加工有害生物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)鑒定來源于萵苣、番茄和棉花大麗輪枝菌對(duì)不同寄主的侵染能力，確證了來源于棉花的模式大麗輪枝菌Vd991對(duì)寄主棉花具有優(yōu)勢(shì)適應(yīng)性（?；裕┑奶卣?；在大麗輪枝菌Vd991全基因組測(cè)序基礎(chǔ)上，通過比較基因組分析發(fā)現(xiàn)，適應(yīng)棉花的大麗輪枝菌Vd991較來源萵苣和番茄大麗輪枝菌并未發(fā)生基因擴(kuò)張、蛋白家族擴(kuò)張、致病相關(guān)基因（分泌蛋白、碳水化合物酶類、激酶、轉(zhuǎn)錄因子）富集等特異變化，但三者之間均衍生了約1000個(gè)特異基因，提示大麗輪枝菌的泛基因組是開放的，這是大麗輪枝菌寄主多樣性和病原菌生理變異的重要分子基礎(chǔ)；基因組及編碼基因共線性分析發(fā)現(xiàn)，這些特異基因在三個(gè)大麗輪枝菌基因組中均形成了4個(gè)特異區(qū)段，暗示這些特異基因組區(qū)段與大麗輪枝菌對(duì)來源寄主的適應(yīng)性相關(guān)；對(duì)來源于棉花的大麗輪枝菌Vd991基因組的4個(gè)特異區(qū)段比較分析發(fā)現(xiàn)，其中一個(gè)區(qū)段（G-LSR2）與棉花枯萎病菌基因高度同源，進(jìn)一步的分子進(jìn)化分析也支持該區(qū)段由棉花枯萎病菌橫向水平轉(zhuǎn)移而來；該區(qū)段敲除后對(duì)寄主棉花的適應(yīng)性顯著下降，但不影響對(duì)其他寄主（萵苣和番茄）的致病性，而將該區(qū)段編碼基因?qū)雭碓从谌n苣和番茄的大麗輪枝菌中，則增強(qiáng)了其對(duì)棉花的寄主適應(yīng)性，同時(shí)還不影響對(duì)來源寄主萵苣和番茄的致病性，這證明了該區(qū)段是決定大麗輪枝菌寄主適應(yīng)性（?；裕┑年P(guān)鍵遺傳變異區(qū)域。該研究首次闡明了作為廣譜性病原大麗輪枝菌寄主適應(yīng)性的分子進(jìn)化機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了棉花大麗輪枝菌和枯萎病菌長(zhǎng)期混生過程的基因水平轉(zhuǎn)移證據(jù)，為進(jìn)一步闡明大麗輪枝菌侵染為害和致害機(jī)理，發(fā)展相應(yīng)的關(guān)鍵防控技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。
該研究由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所聯(lián)合華大基因和美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校共同完成，戴小楓研究員、華大基因張耕耘研究員和美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分?？死锵Ｄ?middot;蘇巴拉奧（Krishna Subbarao）教授為共同通訊作者。研究得到了中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)等項(xiàng)目資助。
返回頂部