大豆灰斑病又稱褐斑病、蛙眼病,由真菌Cercospora sojina Hara引起,是世界性的病害,同時也是我國大豆主產區的一個主要病害,尤其在東北三省的發病最重。大豆灰斑病菌引起的病害在東北地區造成的產量損失在10%至30%之間。在阿根廷和巴西等國,據報道損失可達60%以上。灰斑病可在大豆的葉片、種莢和籽粒等多個部位發生,嚴重影響大豆的品質。目前對于該病的防治基本上依賴于農藥,但是由于該病菌的抗藥性逐漸產生,東北等地發現的灰斑病已經較難防治。在上世紀80至90年代,我國培育出了一些抗該病的大豆品種,但是據調查,這些抗病品種也在喪失對該病的抗性。
為了分析大豆灰斑病的致病機制,中國科學院微生物研究所劉俊課題組和黑龍江大學教授馬淑梅合作,在田間分離了多個致病的生理小種,其中發現的1號生理小種具有很強的致病性,是黑龍江地區的一個主要致病優勢小種,正常年份引起的產量損失可達30%。劉俊課題組利用單分子實時測序技術(SMRT)對該菌進行了全基因組測序。測序的結果顯示其全基因組大小為40.8Mb,預測含11665個基因。進一步的生物信息學分析表明,該基因組中有大量的合成次生代謝產物、色素和真菌毒素的基因簇。LC-MS/MS分析也顯示了這些次生代謝類物質在真菌侵染過程中產生,可能與其致病力有關。
進一步分析發現,該病菌基因組編碼的細胞壁降解酶的基因與其它真菌相比,數量相對較少。對該菌侵染大豆的過程分析可以看出,其侵染速度相對較慢,且主要通過氣孔和細胞間隙侵入,沒有明顯的附著胞和附著枝等結構。因此,其含有的細胞壁降解酶的數量少可能是其侵染較慢的一個原因。此外,研究還發現該菌基因組編碼了約233個效應蛋白。隨機挑選的50個效應蛋白中,約1/3參與了對大豆的免疫抑制,說明這些效應蛋白對該菌的致病性有重要意義。
此外,該研究還發現了大豆灰斑菌基因組上有豐富的甲基化位點,包括m4C和m6A,其中m4C占約98.3%。以往這些甲基化位點主要在原核生物中發現,在真核真菌中還是首次報道,因此該研究具有普遍意義。
該研究成果已在線發表在基因組學領域國際期刊DNA Research上。
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