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微生物所刘俊课题组解析了大豆灰斑病菌基因组信息
2017-09-20 | 作者: | 【 】 【打印】【关闭

  大豆灰斑病,又称褐斑病、蛙眼病,由真菌Cercospora sojina Hara引起,是一个世界性的病害,同时也是我国大豆主产区的一个主要病害,尤其在东北三省的发病最重。大豆灰斑病菌引起的病害在东北地区造成的产量损失在10~30%之间。在阿根廷和巴西等国,据报道损失可达60%以上。灰斑病可以在大豆的叶片、种荚和籽粒等多个部位发生,严重影响大豆的品质。目前对于该病的防治基本上依赖于农药,但是由于该病菌的抗药性逐渐产生,东北等地发现的灰斑病已经较难防治。在80~90年代,我国培育出了一些抗该病的大豆品种,但是据调查,这些抗病品种也在丧失对该病的抗性。  

  为了分析大豆灰斑病的致病机制,刘俊课题组和黑龙江大学马淑梅教授合作,在田间分离了多个致病的生理小种,其中发现的1号生理小种具有很强的致病性,是黑龙江地区的一个主要致病优势小种,正常年份引起的产量损失可达30%。刘俊课题组利用单分子实时测序技术(Single Molecule Real-Time sequencing,SMRT)对该菌进行了全基因组测序。测序的结果显示了其全基因组大小为40.8Mb,预测含11,665个基因。进一步的生物信息学分析得出,该基因组中有大量的合成次生代谢产物、色素和真菌毒素的基因簇。LC-MS/MS分析也显示了这些次生代谢类物质在真菌侵染过程中产生,可能与其致病力有关。  

  进一步的分析发现,该病菌基因组编码的细胞壁降解酶的基因与其它真菌相比,数量相对较少。对该菌侵染大豆的过程分析可以看出,其侵染速度相对较慢,且主要通过气孔和细胞间隙侵入,没有明显的附着胞和附着枝等结构。因此,其含有的细胞壁降解酶的数量少可能是其侵染较慢的一个原因。此外,研究还发现该菌基因组编码了约233个效应蛋白。随机挑选的50个效应蛋白中,约1/3参与了对大豆的免疫抑制,说明这些效应蛋白对该菌的致病性有重要意义。  

  此外,该研究还发现了大豆灰斑菌基因组上有丰富的甲基化位点,包括m4C和m6A,其中m4C占约98.3%。以往这些甲基化位点主要在原核生物中发现,在真核真菌中还是首次报道,因此该研究具有普遍意义。 

  该研究成果已在线发表在基因组学领域国际重要期刊DNA Research上(https://academic.oup.com/dnaresearch/article/doi/10.1093/dnares/dsx035/4161430),刘俊课题组博士生罗旭明、项目聘用曹继东和硕士生黄军凯为文章的共同第一作者,刘俊研究员和马淑梅教授为共同通讯作者。 

A.      大豆灰斑菌的侵染循环; B-D.大豆灰斑病病症及菌丝侵染特点;E.灰斑菌基因组的Circos-plot分析;F. 致病基因簇。 

 

 

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