日本栎树枯萎病病原体的群体基因组分析显示其遗传结构与传播该病的甲虫载体相似，这一发现有助于进行生物安全风险评估

《BMC Genomics》：Population genomics of the Japanese oak wilt pathogen reveals genetic structure mirroring its beetle vector and informs biosecurity risk assessment

　　

摘要

背景

由真菌Dryadomyces quercivorus引起的日本橡树枯萎病自2000年代以来，已在日本的城市森林和景观林中导致大量健康橡树死亡。该病原体在由花金龟Platypus quercivorus传播的情况下，其地理分布范围不断扩张，威胁着全球以橡树为主的生态系统以及木材产业。虽然已有研究根据日本橡树上的溃疡形成情况描述了不同分离株的毒力差异，但对于可能导致这种毒力差异的D. quercivorus的遗传变异了解甚少。了解其遗传变异对于判断该物种能否演化出新的毒力或突破现有的管理策略至关重要。在本研究中，利用牛津纳米孔技术的长读长序列和Illumina的短读长序列，构建了日本橡树枯萎病病原体及其近缘物种的改良混合基因组，这些近缘物种包括韩国橡树枯萎病病原体D. quercus-mongolicae以及地中海橡树钻心虫的真菌共生体D. montetyi。为了解日本橡树枯萎病真菌种群间的遗传变异，研究人员对来自日本列岛两个甲虫谱系（A和B）的32个分离株进行了测序，以分析其种群结构、遗传多样性及进化潜力。

结果

研究成功获得了D. quercivorus、D. quercus-mongolicae的高质量基因组，此外还首次获得了D. montetyi的基因组。通过DAPC分析、系统发育分析、基于距离的分析，以及K=2时的ADMIXTURE分析，发现了两种具有生物学意义的遗传分组，这些分组大致与甲虫谱系相对应。主要来自日本东部海岸的B谱系甲虫所携带的分离株，与来自日本其他地区的A谱系甲虫所携带的大多数分离株分属不同群体。值得注意的是，这种遗传结构与此前报道的毒力水平并无关联。基于窗口法的Tajima’s D值总体为正，这一现象表明该种群可能经历了轻微的瓶颈效应和/或存在结构化的遗传变异，而非近期种群扩张所致。此外，研究还发现了有性重组的证据：两种交配型均存在，且它们的比例大致保持在1:1的水平，没有显著偏差。

结论

这项研究表明，这种花金龟携带的真菌的遗传结构与其甲虫传播谱系的遗传结构高度相似。这种共同的遗传结构，再加上有性重组的存在，表明甲虫可能将多种病原体基因型一同传播，从而带来重组的可能。这些信息对于生物安全风险评估非常重要，有助于追踪该病原体在日本境外的扩散情况，也有助于制定有效的管理策略，比如利用此处生成的基因组资源进行快速诊断。