中國農(nóng)科院植物保護研究所作物黃萎病防控創(chuàng)新團隊揭示了無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)濟作物。團隊前期通過大量病原學(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。但這種無性繁殖的真菌積累有益突變、清除有害突變的進化機制尚不清楚。

該研究首先建立了一個封閉的農(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，進行了長達7年的田間觀察和病原回收檢測。通過基因組比較分析發(fā)現(xiàn)，回收的子代群體相對于參考基因組積累了2769個單核苷酸突變和750個短片段插入/缺失突變，形成了20個主要遺傳變異熱點，并與長末端重復(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“寬進嚴出”的策略來篩選和積累有益遺傳變異，上述突變僅有15%(509個突變)在子代群體中被固化下來，其他突變僅在個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、啟動子區(qū)發(fā)生突變的基因604個，主要影響了轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。

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

（記者李晨)