四川农大Nature子刊发表基因组测序新成果

　　

生物通报道  来自四川农业大学的研究人员成功地绘制出了水稻纹枯病菌R. solani AG1 IA的基因组序列草图，揭示了这一病菌的进化及致病机制。研究成果发布在1月29日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

四川农业大学的李平（Ping Li）教授和郑爱萍（Aiping Zheng）博士为这篇论文的共同通讯作者。李平教授研究团队主要从事水稻遗传育种、水稻分子生物学及水稻生物技术方面的研究。先后发表研究论文近百篇。

水稻是我国主要的粮食作物，其种植面积十分广泛，但是每年因病害、虫害所造成的损失不计其数。稻瘟病、纹枯病及白叶枯病是对水稻生产威胁最大的主要病害，被称为水稻的“三大病害”。特别是纹枯病（sheath blight），在高温、高湿天气时,该病往往会大面积扩散蔓延，给水稻生产造成巨大损失。据统计，纹枯病造成了世界上多达50%的水稻减产。在东亚，它累及1500-2000万公顷灌溉水稻，每年导致600百万吨稻米产量损失。

水稻纹枯病是由立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）感染而来。立枯丝核菌是丝核菌属(Rhizoctonia)的一个种。该菌分布广、寄主范围大，不产生无性孢子，常以菌核形态习居土壤，是玉米、水稻、大豆、马铃薯、黄瓜等植物纹枯病的致病菌。水稻纹枯病的的主要致病菌为菌丝融合群AG1 IA,占95%以上,其次是AG1 IC和AG Bb(双核线核菌)。 了解这一病菌的致病机理和分子生物学，掌握相应的抗病基因，对于纹枯病生物防治，及发掘抗性品种具有重要的意义。

在这篇文章中，研究人员利用Illumina公司的新一代Genome Analyser测序技术，组装出了水稻纹枯菌AG1 IA的基因组序列草图。证实该基因组编码了大量不同的分泌蛋白、初级代谢和次级代谢酶、碳水化合物活性酶和转运蛋白，这有可能反映了其具有一种独特的腐植营养生活方式。

研究人员还发现了与担子菌纲中伞菌亚门关系密切的一些重复元件，以及一些扩增蛋白质结构域及家族。根据功能性以及进化对25个候选病菌效应器进行鉴别，研究人员确定其中的3个触发了作物防御反应，由此揭示了宿主感染过程中致病性决定因子的独特表达模式。

尽管存在一些数量抗性，目前尚没有高度抗性水稻和玉米品种用于育种。直到现在，人们采用的控制的策略还主要依赖于杀虫剂。新研究阐明了水稻纹枯菌AG1 IA的致病机制及宿主-病菌互作的潜在分子基础，有可能为提高农业粮食作物产量提供了重要的信息。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

The evolution and pathogenic mechanisms of the rice sheath blight pathogen

Rhizoctonia solani is a major fungal pathogen of rice (Oryza sativa L.) that causes great yield losses in all rice-growing regions of the world. Here we report the draft genome sequence of the rice sheath blight disease pathogen, R. solani AG1 IA, assembled using next-generation Illumina Genome Analyser sequencing technologies. The genome encodes a large and diverse set of secreted proteins, enzymes of primary and secondary metabolism, carbohydrate-active enzymes, and transporters, which probably reflect an exclusive necrotrophic lifestyle. We find few repetitive elements, a closer relationship to Agaricomycotina among Basidiomycetes, and expand protein domains and families. Among the 25 candidate pathogen effectors identified according to their functionality and evolution, we validate 3 that trigger crop defence responses; hence we reveal the exclusive expression patterns of the pathogenic determinants during host infection.

作者简介：

李平

教授，博士生导师，四川农业大学水稻所所长，兼四川农业大学成都科学院副院长、四川省农业生物技术工程研究中心主任和四川农大高科农业有限责任公司董事长。国家百千万人才第一、二层次人选，四川省学术与技术带头人，四川省细胞生物学会、作物学会副理事长以及省遗传学会理事和中国农业生物技术学会作物分会理事等。先后获得四川省科技进步奖一等奖 2 项、二等奖 1 项以及国家科技进步二等奖 1 项，并被四川省委省政府授予首届“优秀创业人才”和被国家科技部授予“国家 863 计划十五周年先进个人”称号，还被四川省委组织部、人事厅和科协授予“四川省第四届青年科技奖”等。
   
先后主持和参加了多项国家和部省级科研项目。主持973计划、863计划、国家转基因重大专项等国家级项目10余项，四川省生物技术攻关，优质杂交稻攻关、四川省青年基金等多项省部级课题；育成通过省级技术鉴定的不育系10余个和恢复系5个。在其领导下的四川农大高科农业有限责任公司（简称“川农高科”），自2001年组建以来，已实现销售收入近5亿多元，成为四川农业大学科技成果推广的重要载体。

李平教授领导的研究团队主要从事水稻遗传育种、水稻分子生物学及水稻生物技术方面的研究。先后发表研究论文近百篇。

郑爱萍

博士 副研究员 硕士生导师 四川农业大学水稻研究所植物保护研究室主任 1994-1998 西南大学生命科学学院获得理学学士学位，1998-2004 四川农业大学获得农学硕、博士学位。
   
主要从事杀虫苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis资源的发掘分析与相关新型杀虫的克隆与功能验证；极端耐盐微生物生物多样性、系统进化与新种鉴定、耐盐基因相关克隆与转基因功能验证；水稻纹枯病融合菌丝群AG-1IA的遗传分化、毒性相关基因以及寄主相互作用与致病机理等研究，并相继开展相关结构基因组、功能基因组学方面的研究。主持克隆获得毒杀鳞翅目、鞘翅目、双翅目等类害虫的新功能杀虫模式基因10余个，并获得国际杀虫基因委员会正式命名。先后主持和参加国家转基因植物产业化专项、国家863计划、省青年基金、成都市科技局等部省级10余项研究课题。在国内外刊物上发表30余篇研究论文，申请国家发明专利9项，已获得3项。