近日，中國農業科學院植物保護研究所在國際知名期刊《BMC生物學（BMC Biology）》上在線發表題為“Dynamics of Verticillium dahliae race 1 population under managed agricultural ecosystems”的研究論文，揭示無性繁殖大麗輪枝菌在農業生態系統中積累遺傳變異新機制。
據戴小楓研究員介紹，大麗輪枝菌是一種毀滅性的土傳維管束病原真菌，在全世界范圍內流行與傳播，危害棉花、馬鈴薯、茄子、向日葵等重要經濟作物。一般認為，大麗輪枝菌作為典型的無性繁殖真菌，主要以復制方式繁衍子代，子代群體遺傳突變頻率很低。然而，該團隊前期通過大量病原學研究發現大麗輪枝菌具有積累優異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。
該研究首先建立了一個封閉農業生態系統，在土壤消毒后播入大麗輪枝菌（參考菌株），并持續種植抗性寄主，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現，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序列逆轉錄轉座子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。此外，該研究還發現這些遺傳變異造成編碼序列發生突變的基因378個、啟動子區發生突變的基因604個，主要影響了轉錄因子、蛋白激酶等信號轉導功能。該研究首次發現了無性繁殖大麗輪枝菌在抗性寄主選擇下，通過Gypsy轉座子激發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。
中國農業科學院植物保護研究所陳捷胤研究員、張丹丹副研究員，華大基因黃錦群博士為論文共同第一作者，創新團隊首席科學家戴小楓研究員、美國加州大學戴維斯分校Krishna Subbarao教授和美國農業部西部研究中心Steven Klosterman為論文的共同通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃政府間國際科技創新合作重點專項、國家自然科學基金和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。
農業生態系統中大麗輪枝菌積累優異突變機制
原文鏈接：
https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-021-01061-w
日期：2021-06-30
據戴小楓研究員介紹，大麗輪枝菌是一種毀滅性的土傳維管束病原真菌，在全世界范圍內流行與傳播，危害棉花、馬鈴薯、茄子、向日葵等重要經濟作物。一般認為，大麗輪枝菌作為典型的無性繁殖真菌，主要以復制方式繁衍子代，子代群體遺傳突變頻率很低。然而，該團隊前期通過大量病原學研究發現大麗輪枝菌具有積累優異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。
該研究首先建立了一個封閉農業生態系統，在土壤消毒后播入大麗輪枝菌（參考菌株），并持續種植抗性寄主，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現，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序列逆轉錄轉座子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。此外，該研究還發現這些遺傳變異造成編碼序列發生突變的基因378個、啟動子區發生突變的基因604個，主要影響了轉錄因子、蛋白激酶等信號轉導功能。該研究首次發現了無性繁殖大麗輪枝菌在抗性寄主選擇下，通過Gypsy轉座子激發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。
中國農業科學院植物保護研究所陳捷胤研究員、張丹丹副研究員，華大基因黃錦群博士為論文共同第一作者，創新團隊首席科學家戴小楓研究員、美國加州大學戴維斯分校Krishna Subbarao教授和美國農業部西部研究中心Steven Klosterman為論文的共同通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃政府間國際科技創新合作重點專項、國家自然科學基金和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。
農業生態系統中大麗輪枝菌積累優異突變機制
原文鏈接：
https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-021-01061-w
日期：2021-06-30
