1月6日，《中國科學(xué)報(bào)》記者從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所獲悉，由該所研究員戴小楓領(lǐng)銜的加工有害生物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)日前在大麗輪枝菌寄主適應(yīng)性進(jìn)化研究方面取得重要進(jìn)展，首次闡明了大麗輪枝菌引起棉花等寄主落葉的分子機(jī)制。相關(guān)研究成果已于1月4日在線發(fā)表于國際知名植物學(xué)期刊《新植物科學(xué)家》（New Phytologist）上。
大麗輪枝菌是引起棉花“癌癥”——黃萎病的病原。戴小楓說，該項(xiàng)研究將為棉花等經(jīng)濟(jì)作物黃萎病病原的分子流行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、抗病品種選育和新型生防藥劑研發(fā)提供理論依據(jù)。
作為一種毀滅性的、可通過土壤傳播的病原真菌，大麗輪枝菌能破壞植物的水分和養(yǎng)分運(yùn)輸系統(tǒng)，迅速造成植物黃化萎焉枯死，曾與馬鈴薯晚疫病并列為世界頭號(hào)檢疫對(duì)象。上世紀(jì)60年代，在美國發(fā)現(xiàn)它能使棉花落葉而造成絕產(chǎn)。上世紀(jì)80年代，我國在棉花上也發(fā)現(xiàn)了引起棉花落葉的大麗輪枝菌菌系，該菌系的快速蔓延直接導(dǎo)致了上世紀(jì)90年代至本世紀(jì)初黃萎病在我國的大面積爆發(fā)，給棉花生產(chǎn)造成重創(chuàng)。
半個(gè)多世紀(jì)以來，研究人員一直致力于解析大麗輪枝菌引起植物落葉的遺傳機(jī)制，圍繞落葉性狀表型鑒定、致病力分化特征、分子進(jìn)化與基因檢測(cè)方法等開展了一系列研究，以期為落葉型大麗輪枝菌的流行監(jiān)測(cè)和預(yù)防控制提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐，但一直未有突破。
戴小楓團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用高通量測(cè)序技術(shù)解析了來自中國棉花的大麗輪枝菌基因組，通過與來自美國萵苣和荷蘭番茄上大麗輪枝菌基因組比較，發(fā)現(xiàn)中國菌株相對(duì)于美國和荷蘭的多出一個(gè)基因組片段，該片段系從與其長期混生的棉花枯萎病菌中“掠取”（基因水平轉(zhuǎn)移）而來，從而獲得了對(duì)棉花的超強(qiáng)侵染能力。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該菌獲得這個(gè)基因組片段后，編碼的功能基因直接參與了引起落葉化合物（N-?；掖及罚┑暮铣珊娃D(zhuǎn)運(yùn)。這種化合物一方面干擾棉花體內(nèi)的磷脂代謝通路，使棉花對(duì)一種叫作“脫落酸”的植物內(nèi)生激素更加敏感；另一方面扮演著與脫落酸相似的作用，使棉花的內(nèi)源激素系統(tǒng)紊亂，脫落酸不正常的大量合成，最終導(dǎo)致棉花葉片脫落。
據(jù)介紹，該研究是該團(tuán)隊(duì)繼2017年在《新植物科學(xué)家》報(bào)道廣譜寄生大麗輪枝菌通過水平轉(zhuǎn)移獲得?；郧秩灸芰Φ年P(guān)鍵遺傳變異（VdDfs）后發(fā)表的又一項(xiàng)重要研究結(jié)果，闡明了該遺傳變異調(diào)控落葉性狀的分子機(jī)制；同時(shí)，該研究團(tuán)隊(duì)依據(jù)鑒定的遺傳變異開發(fā)了大麗輪枝菌分子流行學(xué)檢測(cè)技術(shù)，相關(guān)技術(shù)已獲9件國家發(fā)明專利。
據(jù)論文第一作者張丹丹博士透露，經(jīng)過多年努力，團(tuán)隊(duì)幾年前已在棉花抗黃萎病分子標(biāo)記輔助育種領(lǐng)域取得重要突破，選育出世界第一個(gè)抗病品種并大面積推廣。近年來，在國家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的支持下，團(tuán)隊(duì)在黃萎病為害機(jī)理與抗病分子機(jī)理研究等領(lǐng)域，已經(jīng)從5年前的跟跑歐美到并跑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目前的領(lǐng)跑。
此外，記者還了解到，戴小楓團(tuán)隊(duì)目前正在牽頭組織由國內(nèi)外14家優(yōu)勢(shì)單位發(fā)起“大麗輪枝菌基因組學(xué)研究國際大科學(xué)計(jì)劃”，未來有望從全基因組學(xué)、代謝組學(xué)與合成生物學(xué)角度，較為系統(tǒng)地闡明全球黃萎病病原起源、群體結(jié)構(gòu)及遺傳演化等困擾國際學(xué)術(shù)界長達(dá)百年的重要科學(xué)問題。
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