揭示水稻與白葉枯病菌相互適應的潛在原理

　　寄主植物與其病原物之間的協同進化是一個動態過程，涉及相互作用物種間的互惠和適應性變化（Woolhouse et al., 2002）。在現代農業系統中，作物與其許多病原物之間的關系通常表現為極端的“軍備競賽”，經典的基因對基因理論和“Z字形模型”為理解植物抗病基因（R基因）和病原毒力效應蛋白之間直接或間接相互作用提供了模型。近年來，研究者又提出了更具包容性的植物免疫“入侵模型”和“空間入侵模型”來解釋宿主-病原體系統。然而，作為作物與其病原物研究的模式系統，水稻與白葉枯病菌在全基因組水平的互作尚缺乏研究。

　　近日，中國農業科學院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創新團隊通過研究揭示了水稻與白葉枯病菌相互適應的遺傳機制，為作物與其病原菌的共適應模式和相關機制研究提供了新線索。相關研究在The Plant Cell在線發表,題為：“Reciprocal adaptation of rice and Xanthomonas oryzae pv. oryzae: cross-species two-dimensional GWAS reveals the underlying genetics”。

　　該團隊采用一維和二維全基因組關聯研究方法，研究了水稻與白葉枯病病原菌相互適應的遺傳系統。利用多樣性豐富的701份水稻種質和23個 Xoo 菌株的全基因組測序和表型鑒定，檢測到47個與 Xoo 毒力相關基因和41個與水稻數量抗性（QR）有關的基因組區域，并鑒定了 Xoo 毒力相關基因與水稻QR相關基因組區域之間的互作。結果發現水稻與 Xoo 的相互適應過程中的特點是： Xoo 小種間的強烈分化與水稻的亞種分化相對應；水稻/ Xoo 群體的抗性/毒力均有增強趨勢；水稻QR基因和 Xoo 毒力基因大多具有豐富的遺傳多樣性；水稻QR基因與 Xoo 毒力基因在全基因組范圍內呈現出多對多的遺傳互作。這些結果為作物與其病原菌的共適應模式和相關機制研究提供了新線索。

　　作科所張帆副研究員、胡智強博士和已畢業博士研究生吳志超為論文共同第一作者，黎志康研究員、周永力研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、蓋茨基金和中國農科院科技創新工程等項目資助。