中國農科院植物保護研究所作物黃萎病防控創新團隊揭示了無性繁殖的大麗輪枝菌在農業生態系統中積累遺傳變異的新機制。相關研究近日在線發表于《BMC生物學》。

論文共同通訊作者戴小楓介紹，大麗輪枝菌是一種毀滅性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。團隊前期通過大量病原學研究發現，大麗輪枝菌具有積累有益突變以適應寄主的特性。但這種無性繁殖的真菌積累有益突變、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的農業生態系統，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。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。

（記者李晨)