我国科学家揭示大丽轮枝菌寄主适应性的分子进化机制

2017年11月6日，中国农业科学院农产品加工研究所科研团队首次阐明了大丽轮枝菌寄主广谱性与专化性动态平衡的基因组学基础。大丽轮枝菌是一种毁灭性的维管束土传植物病原真菌，曾与马铃薯晚疫病并列为世界头号检疫对象，寄主非常广泛，能够侵染8科660多种植物，包括很多具有重要经济价值的农作物，全球范围内由大丽轮枝菌引起的黄萎病损失每年超过数百亿美元。加工有害生物创新团队通过鉴定来源于莴苣、番茄和棉花大丽轮枝菌对不同寄主的侵染能力，确证了来源于棉花的模式大丽轮枝菌Vd991对寄主棉花具有优势适应性（专化性）的特征；在大丽轮枝菌Vd991全基因组测序基础上，发现3者之间均衍生了约1 000个特异基因，提示大丽轮枝菌的泛基因组是开放的；基因组及编码基因共线性分析发现，这些特异基因在3个大丽轮枝菌基因组中均形成了4个特异区段，暗示这些特异基因组区段与大丽轮枝菌对来源寄主的适应性相关；对来源于棉花的大丽轮枝菌Vd991基因组的4个特异区段比较分析发现，其中1个区段（G-LSR2）与棉花枯萎病菌基因高度同源，进一步的分子进化分析也支持该区段由棉花枯萎病菌横向水平转移而来；该区段敲除后对寄主棉花的适应性显著下降，但不影响对其他寄主（莴苣和番茄）的致病性，而将该区段编码基因导入来源于莴苣和番茄的大丽轮枝菌中，则增强了其对棉花的寄主适应性，同时还不影响对来源寄主莴苣和番茄的致病性，这证明了该区段是决定大丽轮枝菌寄主适应性（专化性）的关键遗传变异区域。该研究为进一步阐明大丽轮枝菌侵染为害和致害机理，发展相应的关键防控技术提供了理论基础。