作物所在甘薯鐮刀菌根莖腐爛病病原菌基因組研究方面取得新進(jìn)展
近日，作物所甘薯團(tuán)隊(duì)以“Whole-Genome Sequencing and Comparative Genome Analysis of Fusarium solani-melongenae?Causing Fusarium Root and Stem Rot in Sweetpotatoes”為題在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Microbiology Spectrum》（JCR二區(qū)，IF=9.043）發(fā)表。作物所博士后謝淑燕為論文第一作者，黃立飛副研究員、房伯平研究員為共同通訊作者。
????甘薯（Ipomoea batatas）是主要糧食作物之一，營(yíng)養(yǎng)豐富、用途廣泛，在保障糧食安全方面有重要意義，同時(shí)也是化工及藥劑的重要原材料。在過(guò)去幾年，一種導(dǎo)致甘薯產(chǎn)量及品質(zhì)下降的鐮刀菌根莖腐?。‵usarium root and stem rot，F(xiàn)RST）已在我國(guó)多個(gè)甘薯種植省份傳播，包括廣東、浙江、福建及海南等。感染FRST的甘薯植株會(huì)出現(xiàn)不同于甘薯根腐病的癥狀：其莖基部最先出現(xiàn)水漬狀腐爛，在潮濕陰雨天氣下莖基部還會(huì)出現(xiàn)大量紅色子囊殼；隨著病情發(fā)展，上部葉片黃化枯萎，地下塊根凹陷腐爛，最終整株死亡。FRST已逐漸成為甘薯主要病害之一，但其病原菌仍未被鑒定，這為防治FRST帶來(lái)一定阻礙。
圖1 甘薯鐮刀菌根莖腐病田間癥狀
本研究從感染FRST甘薯病樣中分離并鑒定一株致病力最強(qiáng)的菌株CRI 24-3，基于ONTNanopore技術(shù)對(duì)CRI 24-3全基因組進(jìn)行測(cè)序及功能注釋?zhuān)@得49.6Mb的染色體水平基因組草圖，包含15,374個(gè)假定基因。真菌顯微形態(tài)觀察及分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的結(jié)果表明，CRI 24-3屬于茄腐鐮刀菌種群復(fù)合體（F. solani?species complex，F(xiàn)SSC）第三個(gè)分支的F.?solani-melongenae，但其形態(tài)和進(jìn)化關(guān)系與傳統(tǒng)認(rèn)為引起甘薯根腐病的致病菌茄腐鐮刀菌（F. solani）不同。進(jìn)一步將CRI 24-3及其他15種已完成基因組測(cè)序的FSSC成員進(jìn)行比較基因組分析，結(jié)果表明CRI 24-3與這些成員的基因組之間擁有共同的保守序列，同時(shí)揭示CRI 24-3基因組編碼較多的致病性相關(guān)蛋白，包括效應(yīng)子、碳水化合物活性酶、病原物–宿主互作蛋白及其獨(dú)有的萜烯合成酶，這些結(jié)果有助于促進(jìn)對(duì)鐮刀菌屬基因組構(gòu)成、功能和進(jìn)化關(guān)系的整體理解。
圖2 ?F. solani-melongenae CRI 24-3的全基因測(cè)序及比較基因組分析結(jié)果
本研究對(duì)引起甘薯鐮刀菌根莖腐病病原菌F.?solani-melongenaeCRI24-3的形態(tài)、基因組序列及分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系等進(jìn)行全面分析，首次公布F.?solani-melongenae的高質(zhì)量全基因組序列，為鐮刀菌屬其他近緣種基因組序列組裝提供強(qiáng)有力的依據(jù)。該研究揭示F.?solani-melongenae基因組編碼大量的碳水化合物活性酶，具有將纖維素等豐富多糖轉(zhuǎn)化為可持續(xù)、可再生能源的應(yīng)用潛力；同時(shí)揭示促進(jìn)鐮刀菌病的致病性因子，是鐮刀菌致病機(jī)制研究的理想對(duì)象以及專(zhuān)性殺菌劑開(kāi)發(fā)的潛在分子靶點(diǎn)，有望推動(dòng)對(duì)鐮刀菌病害防治策略的制定。
本研究得到廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目、廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系甘薯馬鈴薯創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士后科研專(zhuān)項(xiàng)等資助。
論文鏈接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.00683-22