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植保所揭示香蕉細(xì)菌性軟腐病菌遺傳分化、毒力變化的基因組學(xué)基礎(chǔ)
近日，植保所特色作物病蟲害防控研究團(tuán)隊(duì)在作物細(xì)菌性軟腐病菌致病機(jī)理研究上取得重要進(jìn)展。研究論文“Genomic Comparisons and Phenotypic Diversity of Dickeya zeae Strains Causing Bacterial Soft Rot of Banana in China”于2022年2月9日，在國際知名植物學(xué)期刊Frontiers in Plant Science (IF 5.753)上公開發(fā)表。該研究首次報(bào)道了香蕉細(xì)菌性軟腐病菌與寄主互作產(chǎn)生遺傳分化、毒力變化的基因組學(xué)基礎(chǔ)。植保所張景欣博士為論文第一作者，植保所楊祁云研究員和夏威夷大學(xué)Mohammad Arif博士為共同通訊作者。
由歐文氏菌演化的迪基氏菌屬（Dickeyaspp.）和果膠桿菌屬（Pectobacteriumspp.）細(xì)菌是世界上十大植物病原細(xì)菌之一，具有廣泛的寄主范圍（包括多種雙子葉、單子葉植物）；本研究團(tuán)隊(duì)2009年首次報(bào)道了迪基氏菌引起的香蕉細(xì)菌性軟腐病，并歷經(jīng)十多年持續(xù)研究發(fā)現(xiàn)該類病害嚴(yán)重危害香蕉、蝴蝶蘭、水稻、馬鈴薯、香芋、芭蕉芋等重要作物的生產(chǎn)且防治難度大。香蕉細(xì)菌性軟腐病擴(kuò)散速度快、危害性大，在廣東、廣西、云南、福建、海南等重要香蕉產(chǎn)區(qū)危害逐漸加重。國內(nèi)外有關(guān)香蕉細(xì)菌性軟腐病菌的致病力分化、與寄主互作機(jī)制的研究均很少；研究病原細(xì)菌-寄主間的互作機(jī)制對(duì)于病害防治技術(shù)的研究具有重要意義，并可用于有效阻止病害擴(kuò)散傳播。
本研究分析了不同時(shí)期分離的香蕉細(xì)菌性軟腐病菌代表菌株的基因組差異和與寄主互作相關(guān)的表型變化，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谔嫉吹孜锢?、一般基因組特征和重要致病因子（分泌系統(tǒng)、胞外降解酶、胞外多糖等）上較為相似或保守?；蚪M多樣性的產(chǎn)生主要與基因組的整合酶、轉(zhuǎn)座酶、噬菌體序列、CRISPR序列等可轉(zhuǎn)移元件相關(guān)，并形成基因島。在基因島上，細(xì)菌在鞭毛素糖基化基因簇和數(shù)個(gè)次級(jí)代謝物基因簇表現(xiàn)明顯的遺傳分化，并在細(xì)菌色素、細(xì)菌競爭性和致病力等與寄主互作相關(guān)的表型上表現(xiàn)相應(yīng)變化。值得一提的是，新分離的病原菌相較之前鑒定的病原菌在更多的香蕉品種上表現(xiàn)明顯增強(qiáng)的毒力，進(jìn)一步挖掘了可能相關(guān)的致病因子。基于全基因組的比較分析和特定基因組特征的進(jìn)化分析，闡明了不同時(shí)期分離的香蕉細(xì)菌性軟腐病菌的遺傳進(jìn)化途徑，并提出該病原菌在廣東省內(nèi)侵染香蕉并產(chǎn)生遺傳分化早于芭蕉芋、君子蘭和水稻等作物的假設(shè)。
本研究為我國香蕉生產(chǎn)上存在細(xì)菌性軟腐病菌毒力變化種群擴(kuò)散危害的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供依據(jù)，也提示受致病表型變化影響需調(diào)整常規(guī)的防控策略。研究得到了廣東省自然科學(xué)基金研究團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2015A030312002）、廣東省農(nóng)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)團(tuán)隊(duì)（2021KJ112)）和廣東省農(nóng)科院創(chuàng)新戰(zhàn)略專項(xiàng)（R2017PY-QY004, R2018QD-056）等項(xiàng)目的資助。
