一個國際研究小組公布了兩種致病的植物病原體的基因組序列草圖——Phytophthora ramorum和Phytophthora sojae。Phytophthora sojae是一種嚴重破壞大豆作物的病原體,,每年會帶給美國農民一百萬美元的經濟損失,。Phytophthora ramorum是一種導致橡膠樹突然死亡的病原體,它在加州和俄勒岡州已經照成了成千上萬的橡膠樹死亡,。這兩種病原體的基因組序列已經在9月1日的《Science》雜志上公布,,揭示了與疫霉屬(Phytophthora)感染相關的許多致病基因的大規(guī)模擴張和多樣化,。
基因組序列信息顯示了Phytophthora很有可能是從一種溫和的能利用光合作用的祖先進化而來,。Phytophthora在分類上屬于茸鞭生物界(kingdom Stramenopila),該界還包括金褐藻屬,、硅藻屬和海帶,。大約13億年前,一些可能全部的茸鞭生物都具有通過光合作用器官從光中攝取機體所需的能量,。然而今天,,一些茸鞭生物(包括Phytophthora在內)是非光合作用生物。因此,,產生了疑問,,茸鞭生物界究竟是從光合作用生物還是非光合作用生物進化而來的?了最新的序列數據研究表明,,多達800個基因是潛在的光合生物起源,,這一證據強有力的支持了茸鞭生物界的祖先是一種光合作用生物的說法,,而Phytophthora在進化過程中喪失了光合作用的能力,變成了寄生生物,。
基因組序列揭示了P. sojae 和P. ramorum的許多基因與致病真菌相似:在P. sojae 中發(fā)現(xiàn)了19027種相似的基因,,而在P. ramorum中發(fā)現(xiàn)了15 743種。這些序列同時也表明了許多進化中最近獲得蛋白增強了這些病原體攻擊它們的植物宿主的能力,。
弗吉尼亞州生物信息學研究院的Brett Tyler教授是該研究計劃的領導者,,他評論說:“基因組序列分析中揭示的巨大數量的致病基因將為我們成功研究該類病原體提供了基礎。”科學家們進行了這兩種Phytophthora物種的基因組比對,,證明了許多與植物感染相關的蛋白家族的迅速擴張和多樣性,,這些蛋白家族包括生物毒素、蛋白抑制劑和溶解細胞壁的酶等,??茖W家還特別的發(fā)現(xiàn),一組編碼分泌性蛋白家族的基因比其他任何編碼蛋白的基因的進化速度要快得多,。而分泌性蛋白與致病機理密切相關,。
另外一位負責人Jeffrey Boore教授評論說“這是一項破天荒的大規(guī)模協(xié)作性研究計劃。研究成果將作為整個科學界的研究資源,,并將立即對植物病原體研究產生影響,。舉個例子,P. ramorum序列具有13 000個單核苷酸多態(tài)性,,將會作為種群研究的遺傳標記和追蹤P. ramorum不同種系的遷移,。更進一步地說,這是研究者首次能夠基于http://www.phigs.org/,平臺從進化分析中推斷基因功能的例子,。
Tyler教授補充說“這些序列是Phytophthora研究團隊的基本研究資源,。我們將從事與植物宿主損害相關的分泌性蛋白研究,以期找出迫切需要的針對這些致病病原體的對策,。”