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基因组可塑性揭示马铃薯晚疫病菌的致病机制

瓦赫宁根大学的一个研究团队在《Genome Research》杂志上报道,他们已确定出导致马铃薯晚疫病(potato blight)的病原体——马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)的独特基因指纹。该病原体曾引发19世纪40年代的爱尔兰马铃薯饥荒,至今仍在全球范围内造成严重的农业损失。

研究发现,不同菌株的基因组存在显著差异:一些菌株携带某个特殊基因的多个拷贝,而另一些则只有一个拷贝。特定的马铃薯植株无法识别仅含单个拷贝的菌株,从而对感染高度敏感。这是首次在非细菌微生物中报道与致病性相关的基因扩增现象,揭示了植物病原体如何通过裁剪基因组来适应环境。

在马铃薯-病原菌系统中,寄主与病原体的相互作用依赖于高度特异性的途径,即野生马铃薯的抗性基因(R基因)。病原体的无毒基因(Avr基因)通过快速变异来逃避具有R基因的马铃薯植株的识别,这意味着马铃薯晚疫病菌与马铃薯仍在共同进化。

Govers及其同事鉴定出一个名为pi3.4的基因。在有毒和无毒菌株中,该基因均以单个全长拷贝存在;但仅在无毒菌株中发现了pi3.4的多个拷贝,且这些拷贝仅为部分片段。研究人员推测,这些部分基因拷贝可能充当产生新基因的元件资源库,通过遗传物质的重组产生新基因,或直接编码蛋白质,使病原菌产生不同的蛋白质以适应环境。

(责任编辑:泉水)