無性繁殖真菌積累有益突變的進化新機制獲揭示

6月25日，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所作物黃萎病防控創(chuàng)新團隊在《BMC Biology》上在線發(fā)表“Dynamics of Verticillium dahliae race 1 population under managed agricultural ecosystems”論文，揭示了無性繁殖大麗輪枝菌在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中積累遺傳變異新機制，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了理論依據(jù)。

據(jù)該團隊戴小楓研究員介紹，大麗輪枝菌是一種毀滅性的土傳維管束病原真菌，在全世界范圍內(nèi)流行與傳播，危害馬鈴薯、茄子、棉花、向日葵等重要經(jīng)濟作物。團隊前期通過大量病原學研究發(fā)現(xiàn)，大麗輪枝菌具有積累有益突變以適應寄主的特性，這種無性繁殖真菌積累有益突變、清除有害突變的進化機制尚不清楚。

該研究在一個封閉農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進行，在土壤消毒后播入大麗輪枝菌，并持續(xù)種植抗性寄主，共進行了長達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，形成了20個主要遺傳變異熱點并與長末端重復序列逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子緊密連鎖；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%在子代群體中被固化下來，其他突變則被逐步淘汰。此外，研究還發(fā)現(xiàn)這些遺傳變異主要影響轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶等信號轉(zhuǎn)導功能。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，通過轉(zhuǎn)座子激發(fā)并選擇有益遺傳突變的進化新機制。