揭示無(wú)性繁殖真菌積累有益突變新機(jī)制 相關(guān)研究近日在線發(fā)表于《BMC生物學(xué)》

中國(guó)農(nóng)科院植物保護(hù)研究所作物黃萎病防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)揭示了無(wú)性繁殖的大麗輪枝菌在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中積累遺傳變異的新機(jī)制。相關(guān)研究近日在線發(fā)表于《BMC生物學(xué)》。

論文共同通訊作者戴小楓介紹，大麗輪枝菌是一種毀滅性土傳維管束病原真菌，在全世界范圍內(nèi)流行與傳播，危害棉花、馬鈴薯、茄子、向日葵等重要經(jīng)濟(jì)作物。團(tuán)隊(duì)前期通過(guò)大量病原學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，大麗輪枝菌具有積累有益突變以適應(yīng)寄主的特性。但這種無(wú)性繁殖的真菌積累有益突變、清除有害突變的進(jìn)化機(jī)制尚不清楚。

該研究首先建立了一個(gè)封閉的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，在土壤消毒后播入大麗輪枝菌(參考菌株)，并持續(xù)種植抗性寄主，進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)7年的田間觀察和病原回收檢測(cè)。通過(guò)基因組比較分析發(fā)現(xiàn)，回收的子代群體相對(duì)于參考基因組積累了2769個(gè)單核苷酸突變和750個(gè)短片段插入/缺失突變，形成了20個(gè)主要遺傳變異熱點(diǎn)，并與長(zhǎng)末端重復(fù)序列逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子Gypsy緊密連鎖。

有意思的是，大麗輪枝菌采用“寬進(jìn)嚴(yán)出”的策略來(lái)篩選和積累有益遺傳變異，上述突變僅有15%(509個(gè)突變)在子代群體中被固化下來(lái)，其他突變僅在個(gè)體中存在并被逐步淘汰。該研究還發(fā)現(xiàn)，這些遺傳變異造成編碼序列發(fā)生突變的基因378個(gè)、啟動(dòng)子區(qū)發(fā)生突變的基因604個(gè)，主要影響了轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。

該研究首次發(fā)現(xiàn)了無(wú)性繁殖大麗輪枝菌在抗性寄主選擇下，通過(guò)Gypsy轉(zhuǎn)座子激發(fā)并選擇有益遺傳突變的進(jìn)化新機(jī)制，為作物黃萎病病原遺傳變異機(jī)理研究和防控靶點(diǎn)鑒定提供理論依據(jù)。

（記者李晨)