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水稻白叶枯病由黄单胞菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) 引起,是世界上第一大水稻细菌性病害,严重影响水稻产量,尤其洪涝后的稻田发病严重 (图1) 。起源于韩国的生理1号小种DY89031 (J18) 菌株能攻克经典的具有广谱抗性的水稻白叶枯抗性基因Xa21,导致Xa21在中国的水稻抗病育种应用潜力受到限制。剖析DY89031菌株的基因组和致病因子信息有助于挖掘抗该小种的抗病基因,为培育更多具有白叶枯持久抗性的水稻品种奠定基础,同时也是深入研究水稻-Xoo互作机制的重要基础。
图:大风淹水后白叶枯病爆发
近日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究员团队在Science China-Life Sciences在线发表了题为Genome sequencing of the bacterial blight pathogen DY89031 reveals its diverse virulence and origins of Xanthomonas oryzae pv.oryzae strains的研究论文。该团队通过三代测序技术解析了DY89031的基因组,并对包括DY89031在内的63个国内外白叶枯菌株构建了进化树,详细分析了由三型分泌系统 (T3SS) 分泌的致病效应子,探索了DY89031特异性效应子在抗病性激发/免疫抑制中的功能。
该团队首先对收集的2000多份水稻种质资源对DY89031的抗性反应进行了研究,发现仅22.7%的水稻可以有效抵抗其侵染,表明DY89031毒性较强。三代基因组测序与序列拼接还原了完整的DY89031基因组,全长为4,979,456bp, 预测基因4,794个,与南亚的菲律宾6号生理小种PXO99A差异较大。 进化树分析揭示了白叶枯菌株的进化受地理气候环境影响较大。DY89031的效应蛋白,包括TAL与Non-TAL效应因子与其他3个代表性菌株 (PXO99A、日本1号生理小种MAFF311018、韩国1号生理小种KACC10331) 相比,进一步揭示了DY89031的特异性,为后续研究特异性的效应蛋白-抗病基因互作提供了重要信息。
TAL effectors in the Xoo genomes
浙江大学博士研究生陈复旦为文章第一作者,何祖华研究员为文章通讯作者。该研究得到了中国科学院先导项目B和国家自然科学基金等项目的资助。
论文链接:
http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-020-1917-x
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