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环资所稻瘟病菌无毒基因变异与进化取得新进展
发布:王群 发布时间:2020-08-31 02:23:00.0 浏览次数:2226 [大][中][小]

稻瘟病是水稻生产上最具毁灭性的一种真菌病害。抗性基因Resistance gene, R)的利用是控制稻瘟病最经济、生态友好的一种措施。然而由于稻瘟病菌的高度、快速变异使水稻抗性品种在种植3-5年后就“丧失”抗性。水稻抗性基因R和稻瘟病菌无毒基因Avr (Avirulance gene)是符合Flor的基因对基因学说,即当两个基因同时存在才能相互作用引发水稻的抗性反应,反之缺少两者之中任何一个基因都不能引发水稻的免疫反应,水稻都感病。因此无毒基因的变异及存在与否都是导致稻瘟病菌致病的因素。稻瘟病R基因Piz-t基因是一个广谱稻瘟病抗性基因,是生产和育种上有较高利用价值的一个抗性基因,已于2006年克隆成功。其相应的稻瘟病菌无毒基因AvrPiz-t基因也于2009年克隆成功。这为研究AvrPiz-t基因的变异与进化奠定了基础。

环资所稻瘟病菌无毒基因研究组为了有效利用抗性基因Piz-t,分析了云南省水稻产区312株稻瘟病菌中无毒基因AvrPiz-t的分布、变异、致病性及进化。PCR扩增及致病性分析表明202株菌株(64.7%)持有AvrPiz-t无毒基因且对IRBLzt-T不致病。云南省7个产区中有42.3-83.3%的无毒菌株持有AvrPiz-t。对100个菌株的AvrPiz-t基因序列分析,发现了11个单倍型,其中3个为新单倍型。启动子区198bp的插入(与反转座子inago2的solo-LTR同源)及CDS区的一个移码突变使其菌株由无毒进化为有毒。同义突变和non-AUG-initiated N末端延伸保持了AvrPiz-t 的无毒功能。单倍型进化分析表明H3是祖先单倍型。39个致病菌株AvrPiz-t存在结构变异,其中28.2%的菌株为AvrPiz-t基因缺失,71.8%的菌株为部分片段缺失。结果表明:云南省稻瘟病菌田间菌株中无毒基因AvrPiz-t的变异方式包括点突变、反转座子插入、移码突变和结构变异,并导致毒性的变异。

研究结果于2020年8月28日以“Novel Variation and Evolution of AvrPiz-t of Magnaporthe oryzae in Field Isolates”为题在线发表于SCI期刊《Frontiers in Genetics》杂志上(doi: 10.3389/fgene.2020.00746)。王群、李进斌为共同第一作者、共同通讯作者。该项研究得到云南省自然科学基金重点项目、国家自然科学基金地区基金项目、云南省学术技术带头人后备人才培养项目等的资助。


稻瘟病菌无毒基因AvrPiz-t变异缩略图

云南省稻瘟病菌AvrPiz-t 单倍型分布图


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