稻瘟菌比較基因組揭示水稻抗病機制

Comparative genomics identifies the Magnaporthe oryzae avirulence effector

AvrPi9 that triggers Pi9-mediated blast resistance in rice

期刊：New Phytologist

影響因子：7.762

發表單位：中南大學雜交水稻國家重點實驗室

發表年份：2014年12月

1. 研究背景

由于子囊菌病原體Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是主要的水稻真菌病害，對水稻的穩產產生了長期的威脅。有效利用宿主抗病基因的防御機制，是防治植物病害的重要途徑。本研究選擇了一株致病菌株R01-1，并選擇了與其親緣關系最近的無毒菌株R88-002，對兩株菌株進行測序和組裝，利用比較基因組學手段，嘗試尋找與稻瘟菌致病相關的核心基因。

2. 方法流程

1) 取材：致病菌株R01-1，與致病菌親緣關系最近的無毒菌株R88-002；

2) 建庫：構建小片段文庫；

3) 測序：Illumina HiSeq 2000 PE101；

4) 分析：基因組組裝，比較基因組分析。

3. 研究結果

1) 確定研究菌株

基于稻瘟菌192個變異位點的PCR驗證，對26株無毒菌株進行進化研究，找到和致病菌株R01-1親緣關系最近的R88-002菌株作為研究對象。

2) 測序及注釋

對兩株菌株分別進行測序組裝，獲得兩個菌株的基因組序列，并進行基本的注釋分析。

3) 比較基因組分析

對兩株菌株序列進行比較基因組分析，發現R01-1中的AvrPi9 基因中存在一段重復序列插入，導致AvrPi9 介導的無毒機制失效。

4) AvrPi9 基因表達

RT-PCR實驗顯示AvrPi9 基因在菌株感染初期存在高表達，顯示該基因在菌株侵染過程中的重要作用。進一步分析也顯示，不同的AvrPi9 基因型和菌株具體的毒力性狀存在一定的關聯。

4. 研究結論

本文是基于比較基因組尋找致病真菌毒力機制的典型范例。通過前期的分子實驗，篩選獲得了遺傳背景接近的致病菌和無毒菌株，為后續研究奠定了堅實的基礎；比較基因組的精細分析，結合后續充分的實驗驗證，多角度全面揭示了關鍵基因在菌株致病過程中的作用機制。