今天發(fā)表在《Science》雜志上的兩項研究闡明了哪些基因突變導致小麥稈銹菌（Pgt）的毒力不斷變化。兩個(gè)研究團隊都揭秘了稈銹菌的遺傳特征，它們幫助真菌躲過(guò)抗病品系。

      小麥是全球最重要的糧食作物之一，不過(guò)近年來(lái)，小麥殺手的橫空出現，已經(jīng)威脅到糧食安全。自1999年在烏干達首次被發(fā)現后，Ug99小麥稈銹菌疫情迅速蔓延，導致非洲、中東及其他地區的小麥嚴重減產(chǎn)。

      據悉，Ug99的孢子能隨風(fēng)傳播到遠方，從一個(gè)大陸飛到另一個(gè)大陸。當然，科學(xué)家也并非等閑之輩，他們在小麥中引入抗稈銹病基因Sr35或Sr50，以幫助作物對抗病蟲(chóng)害?？墒?，這種真菌病原體也在不斷變化。

      在第一項研究中，堪薩斯州立大學(xué)領(lǐng)導的研究團隊以對稈銹菌敏感和耐受的小麥品系為對象，利用RNA測序和全基因組測序來(lái)尋找不同版本的真菌基因。

      研究人員首先在顯微鏡下追蹤了感染的早期階段，發(fā)現真菌在此階段分泌的一種蛋白可能被Sr35小麥抗性蛋白識別。于是，他們利用轉錄組和全基因組測序來(lái)評估和比較天然的Pgt分離株以及經(jīng)過(guò)化學(xué)誘變的分離株。

      在每個(gè)Sr35抗性分離株中，研究人員在Pgt的同一個(gè)基因中鑒定出突變。通過(guò)一系列的后續實(shí)驗，他們發(fā)現Sr35小麥抗性蛋白通常識別一種稱(chēng)為AvrSr35的真菌分泌蛋白，促使植物產(chǎn)生免疫力。

      不過(guò)，道高一尺，魔高一丈。稈銹菌似乎繞過(guò)了這個(gè)過(guò)程，它產(chǎn)生了新版本的AvrSr35（插入了移動(dòng)元件），阻止AvrSr35與Sr35發(fā)生相互作用，從而讓這個(gè)基于Sr35的防御體系失效。

      盡管臭名昭著(zhù)的U99分離株不含AvrSr35突變，但研究小組對煙草屬植物的基因表達和免疫共沉淀實(shí)驗表明，對Ug敏感但含有Sr35基因的小麥攜帶了Sr35突變，這使得AvrSr35不被發(fā)現。

      通訊作者、堪薩斯州立大學(xué)的植物病理學(xué)家Eduard Akhunov表示：“AvrSr35的發(fā)現為小麥稈銹菌的監控、宿主易感目標的鑒定以及免疫分子的鑒定提供了一種新工具?！?/span>

      在另一項研究中，悉尼大學(xué)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）等機構的研究人員發(fā)現了稈銹菌的另一個(gè)毒力蛋白——AvrSr50，它與小麥抗銹蛋白Sr50發(fā)生相互作用。

      研究人員測序了一種稱(chēng)為Pgt279的稈銹菌分離株，以及一種能夠感染Sr50抗病小麥的Pgt632突變株。通過(guò)測序發(fā)現的110萬(wàn)個(gè)單堿基變異和小的插入缺失，他們將研究范圍縮小到一個(gè)覆蓋20個(gè)基因的區域。通過(guò)一系列后續實(shí)驗，他們鑒定出AvrSr50，并證明它能夠感染缺乏Sr50抗性蛋白的植物。

      真菌的基因組序列數據進(jìn)一步表明，AvrSr50的毒力版本包含一些序列插入，能夠感染表達Sr50的小麥。之后的分析為AvrSr50毒力等位基因的來(lái)源和表達模式提供了線(xiàn)索。

      悉尼大學(xué)的Robert Park和CSIRO的Peter Dodds表示：“AvrSr50的毒力等位基因是通過(guò)DNA插入和序列變異而產(chǎn)生的，我們的數據表明，除了性重組之外，體細胞交換也促使新的毒力性狀產(chǎn)生?！?/span>

      堪薩斯州立大學(xué)的研究人員也表示：“AvrSr35和AvrSr50的鑒定為真菌病原體的分子監控和早期檢測提供了寶貴的工具，未來(lái)有望通過(guò)抗性基因的采用來(lái)阻止疫情發(fā)生?！?/span>

  （本文轉載生物通）