四川農(nóng)大教師揭開水稻紋枯病神秘面紗

以四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所鄭愛萍研究員為第一作者、李平教授為通訊作者、四川農(nóng)大為唯一署名單位的論文“The Evolution and Pathogenic Mechanisms of the Rice Sheath Blight Pathogen”（水稻紋枯病菌的進(jìn)化和病原機(jī)制）刊發(fā)在Nature Communications上。據(jù)悉，該文為國際首次報道水稻紋枯病病原菌測序成果，首次揭示其進(jìn)化地位和病原機(jī)制。同時，也是首次對含有100多個種屬的立枯絲核病原菌基因組測序，為研究該類病原菌與寄主互作、necrotroph類病原菌與寄主互作機(jī)制提供研究模式，可謂揭開了世界公認(rèn)的難題水稻紋枯病的神秘面紗。

紋枯病是世界上水稻產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生的重要病害之一，與稻瘟病、白葉枯病構(gòu)成水稻的三大病害。紋枯病易發(fā)于高溫高濕地區(qū)，可使植株莖稈、葉鞘干枯至腐爛，引起結(jié)實率下降，千粒重降低，甚至植株倒伏、絕產(chǎn)。（天下水稻）

研究表明，立枯絲核病原菌R. solani AG1 IA是水稻紋枯病的主要致病菌，也是玉米紋枯病、大豆紋枯病的重要致病菌。但該病原菌寄主范圍廣，又具有多核、雜合、有性生殖退化等特性，病原機(jī)制復(fù)雜，人們對其病原機(jī)制和生物學(xué)特性的認(rèn)識十分有限。目前，尚未發(fā)現(xiàn)高抗紋枯病的農(nóng)作物品種資源，抗病育種未取得突破性進(jìn)展，生產(chǎn)上不得不大量施用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治，既增加生產(chǎn)成本更污染環(huán)境。

鄭愛萍等人的研究采用第二代測序技術(shù)對R. solani AG1 IA進(jìn)行全基因組測序，組裝出37M的全基因組框架圖，基因組的雜合度為0.12%，檢測到43,121 SNP位點，并獲得真菌中最大的146 kb線立體完成圖。6,156個基因注釋到Pfam等四個數(shù)據(jù)庫，其中257個基因注釋到致病因子數(shù)據(jù)庫PHI中。與擔(dān)子菌類和不同類型病原菌比較基因組發(fā)現(xiàn)，其具有特有的致病基因家族和功能蛋白?；蚪M系統(tǒng)進(jìn)化分析確定了其在擔(dān)子菌亞門獨特的進(jìn)化地位，以及重復(fù)序列對基因組進(jìn)化的影響。分析表明該病原菌并不具有龐大的碳水化合物水解酶家族，卻具有獨特的水解酶、吲哚類生物堿次生代謝產(chǎn)物合成酶以及相關(guān)的轉(zhuǎn)運蛋白、細(xì)胞色素P450等致病相關(guān)決定因子。通過病原菌侵染寄主不同時期的基因表達(dá)分析，構(gòu)建了致病因子在侵染過程中的表達(dá)模式及預(yù)測到未知致病相關(guān)功能基因。從預(yù)測到的234個侵染早期高表達(dá)分泌蛋白中，經(jīng)驗證獲得三類與寄主水稻、玉米、大豆互作的新型效應(yīng)因子，揭示了效應(yīng)因子的寄主?；?、快速群體進(jìn)化和正向選擇特性。用分離到的效應(yīng)因子對水稻種質(zhì)資源進(jìn)行了抗感鑒定及遺傳群體分析，初步篩選到抗感明顯的種質(zhì)資源。同時還預(yù)測構(gòu)建了水稻紋枯病的致病信號傳導(dǎo)途徑，以及bipolar有性生殖方式。該研究成果基于基因組水平對致病決定因子的分析揭示出水稻紋枯病菌廣寄主寄生生活方式和獨特病原機(jī)制。（天下水稻）

該研究是繼稻瘟病菌之后又一個從基因組水平全面解析病原機(jī)制的水稻真菌病害，為全面認(rèn)識此類具有多融合群、多核雜合的重大真菌病害具有重要意義。該基因組框架圖是用新一代測序技術(shù)、運用多種組裝技術(shù)并通過Sanger方法驗證的具有高質(zhì)量的真菌基因組圖譜。該研究新型效應(yīng)因子等的發(fā)現(xiàn)和研究將為水稻、玉米和大豆農(nóng)作物紋枯病抗性種質(zhì)的發(fā)掘、創(chuàng)制和應(yīng)用以及病原菌-寄主互作新機(jī)制研究奠定了重要基礎(chǔ)。

本文來自網(wǎng)絡(luò)，文中內(nèi)容和觀點不代表本網(wǎng)站立場，目的僅在于為大家的思考和研究提供最真實的第一手資料！