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微生物所等解析大豆灰斑病菌基因组信息

来源:新浪新闻 日期: 2017年09月20日

 

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大豆灰斑病又称褐斑病、蛙眼病,由真菌Cercospora sojina Hara引起,是世界性的病害,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%至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。在上世纪80至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,中国科学院微生物研究所刘俊课题组和黑龙江大学教授马淑梅合作,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(SMRT)对该菌进行了全基因组测序。测序的结果显示其全基因组大小为40.8Mb,预测含11665个基因。进一步的生物信息学分析表明,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期刊DNA Research上。

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

(发布:)