近日，中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队通过研究揭示了水稻与白叶枯病菌相互适应的遗传机制，为作物与其病原菌的共适应模式和相关机制研究提供了新线索。6月2日，相关研究在The Plant Cell在线发表。
寄主植物与其病原物之间的协同进化是一个动态过程，涉及相互作用物种间的互惠和适应性变化（Woolhouse et al., 2002）。在现代农业系统中，作物与其许多病原物之间的关系通常表现为极端的“军备竞赛”，经典的基因对基因理论和“Z字形模型”为理解植物抗病基因（R基因）和病原毒力效应蛋白之间直接或间接相互作用提供了模型。近年来，研究者又提出了更具包容性的植物免疫“入侵模型”和“空间入侵模型”来解释宿主-病原体系统。然而，作为作物与其病原物研究的模式系统，水稻与白叶枯病菌在全基因组水平的互作尚缺乏研究。
该团队采用一维和二维全基因组关联研究方法，研究了水稻与白叶枯病病原菌相互适应的遗传系统。利用多样性丰富的701份水稻种质和23个 Xoo 菌株的全基因组测序和表型鉴定，检测到47个与 Xoo 毒力相关基因和41个与水稻数量抗性（QR）有关的基因组区域，并鉴定了 Xoo 毒力相关基因与水稻QR相关基因组区域之间的互作。结果发现水稻与 Xoo 的相互适应过程中的特点是： Xoo 小种间的强烈分化与水稻的亚种分化相对应；水稻/ Xoo 群体的抗性/毒力均有增强趋势；水稻QR基因和 Xoo 毒力基因大多具有丰富的遗传多样性；水稻QR基因与 Xoo 毒力基因在全基因组范围内呈现出多对多的遗传互作。这些结果为作物与其病原菌的共适应模式和相关机制研究提供了新线索。
作科所张帆副研究员、胡智强博士和已毕业博士研究生吴志超为论文共同第一作者，黎志康研究员、周永力研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、盖茨基金和中国农科院科技创新工程等项目资助。
原文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koab146
日期：2021-06-16
