近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻分子設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究揭示了水稻與白葉枯病菌相互適應(yīng)的遺傳機(jī)制，為作物與其病原菌的共適應(yīng)模式和相關(guān)機(jī)制研究提供了新線索。6月2日，相關(guān)研究在The Plant Cell在線發(fā)表。

 

　　寄主植物與其病原物之間的協(xié)同進(jìn)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，涉及相互作用物種間的互惠和適應(yīng)性變化（Woolhouse et al., 2002）。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，作物與其許多病原物之間的關(guān)系通常表現(xiàn)為極端的“軍備競(jìng)賽”，經(jīng)典的基因?qū)蚶碚摵?ldquo;Z字形模型”為理解植物抗病基因（R基因）和病原毒力效應(yīng)蛋白之間直接或間接相互作用提供了模型。近年來(lái)，研究者又提出了更具包容性的植物免疫“入侵模型”和“空間入侵模型”來(lái)解釋宿主-病原體系統(tǒng)。然而，作為作物與其病原物研究的模式系統(tǒng)，水稻與白葉枯病菌在全基因組水平的互作尚缺乏研究。

 

　　該團(tuán)隊(duì)采用一維和二維全基因組關(guān)聯(lián)研究方法，研究了水稻與白葉枯病病原菌相互適應(yīng)的遺傳系統(tǒng)。利用多樣性豐富的701份水稻種質(zhì)和23個(gè) Xoo 菌株的全基因組測(cè)序和表型鑒定，檢測(cè)到47個(gè)與 Xoo 毒力相關(guān)基因和41個(gè)與水稻數(shù)量抗性（QR）有關(guān)的基因組區(qū)域，并鑒定了 Xoo 毒力相關(guān)基因與水稻QR相關(guān)基因組區(qū)域之間的互作。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水稻與 Xoo 的相互適應(yīng)過(guò)程中的特點(diǎn)是： Xoo 小種間的強(qiáng)烈分化與水稻的亞種分化相對(duì)應(yīng)；水稻/ Xoo 群體的抗性/毒力均有增強(qiáng)趨勢(shì)；水稻QR基因和 Xoo 毒力基因大多具有豐富的遺傳多樣性；水稻QR基因與 Xoo 毒力基因在全基因組范圍內(nèi)呈現(xiàn)出多對(duì)多的遺傳互作。這些結(jié)果為作物與其病原菌的共適應(yīng)模式和相關(guān)機(jī)制研究提供了新線索。

　　作科所張帆副研究員、胡智強(qiáng)博士和已畢業(yè)博士研究生吳志超為論文共同第一作者，黎志康研究員、周永力研究員為論文通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、蓋茨基金和中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koab146