环植所在橡胶树叶部病害功能基因组学研究上取得重要进展
作者：杨扬
来源：环境与植物保护研究所
日期：2021-06-25
近期，我所在橡胶树炭疽病和棒孢霉落叶病等叶部病害功能基因组学研究方面取得重要进展，为我国橡胶树叶部真菌病害致病机理的解析提供了高质量的参考基因组。
炭疽菌和多主棒孢病菌是橡胶树重要的非专性寄生病原真菌。其中，由炭疽菌引起炭疽病是我国橡胶树常发“两病”之一，可危害嫩叶和老叶，导致叶片脱落和推迟割胶，严重影响干胶产量；而多主棒孢病菌引起的棒孢霉落叶病是仅次于南美叶疫病危害世界天然橡胶产业的第二大病害，广泛发生于东南亚、西非和拉丁美洲等植胶国。我国于2006年首次发现棒孢霉落叶病，目前该病已在海南、云南、广东等地的橡胶苗圃及部分开割树发生，潜在危害巨大。研究发现，我国橡胶树炭疽菌和多主棒孢病菌可根据遗传信息及致病力差异，分化为多个类群，但各个类群间差异产生的原因和分子机制尚未清楚，严重制约其致病机理的解析和防治药剂的筛选。
中国热科院橡胶树/木薯病害监控团队通过对胶孢炭疽、尖孢炭疽和多主棒孢Cas2/Cas5类群代表菌株进行第三代单分子全基因组测序，首次获得了国内橡胶树炭疽病菌和多主棒孢病菌高质量全基因组序列。通过比较基因组学分析，从外泌降解酶、次生代谢产物合成相关基因、外泌小分子蛋白等方面分析了胶孢和尖孢炭疽，多主棒孢Cas2和Cas5类群菌株之间的差异。研究发现，橡胶胶孢炭疽菌比尖孢炭疽菌含有更多的CAZymes、CYP450以及次生代谢产物合成相关基因，其具有合成更加丰富次生代谢产物的基因组基础；但尖孢炭疽菌含有大量的Nep-1蛋白，该蛋白可刺激植物乙烯的分泌并导致叶片坏死。表明，胶孢炭疽和尖孢炭疽具有完全不同的致病方式，同时在基因组水平解析了不同类型炭疽病致病症状显著不同的分子基础。目前，Cassiicolin毒素被认为是多主棒孢病菌主要的致病因子，但该团队发现在橡胶树多主棒孢病菌中部分致病菌株不含有该毒素的合成相关基因，通过对国内橡胶树多主棒孢优势种群菌株的比较基因组分析，发现除Cassiicolin毒素外，不同致病类群在外泌植物细胞壁降解酶间存在明显差异，次生代谢产物合成相关基因，尤其是非核糖体多肽/聚酮类物质合成相关基因簇间差异最为显著。该结果表明，除已公认的Cassiicolin毒素外，橡胶多主棒孢病菌可能含有其它致病因子，如细胞壁降解酶和次生代谢产物等。
图1：橡胶胶孢和尖孢炭疽菌NLP蛋白聚类分析
图2：橡胶多主棒孢PKS/NRPS基因簇共线性分析
相关研究结果发表在《Frontiers in Microbiology》和《Journal of Fungi》等植物病理学具有重要影响力的学术刊物上，中国热科院环植所刘先宝副研究员、李博勋助理研究员分别为论文第一作者，黄贵修研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。
相关论文全文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ fmicb.2020.01484/full；https://www.mdpi.com/2309-608X/7/6/485/pdf。
