近日，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所水稻分子設(shè)計技術(shù)與應用創(chuàng)新團隊揭示了水稻與白葉枯病菌相互適應的遺傳機制，為作物與其病原菌的共適應模式和相關(guān)機制研究提供了新線索。研究成果發(fā)表于《植物細胞》（The Plant Cell）。
寄主植物與其病原物之間的協(xié)同進化是一個動態(tài)過程，涉及相互作用物種間的互惠和適應性變化。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“軍備競賽”。
經(jīng)典的基因?qū)蚶碚摵汀癦字形模型”為理解植物抗病基因（R基因）和病原毒力效應蛋白之間直接或間接相互作用提供了模型。近年來，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。
該團隊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的遺傳系統(tǒng)。利用多樣性豐富的701份水稻種質(zhì)和23個Xoo菌株的全基因組測序和表型鑒定，檢測到47個與Xoo毒力相關(guān)基因和41個與水稻數(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的相互適應過程中的特點是：Xoo小種間的強烈分化與水稻的亞種分化相對應；水稻群體的抗性和Xoo群體的毒力均有增強趨勢；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)出多對多的遺傳互作。
這些結(jié)果為作物與其病原菌的共適應模式和相關(guān)機制研究提供了新線索。
該研究得到了國家自然科學基金、蓋茨基金和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/plcell/koab146
