白粉病是許多嚴(yán)重的植物病害之一,，小麥和大麥都遭受這種寄生真菌的危害,，每年的作物產(chǎn)量也因此而損失嚴(yán)重。德國科?。–ologne）植物育種研究所（MaxPlanck Institute for Plant Breeding Research）的大麥白粉病遺傳專家保羅．舒茲列菲特（Paul Schulze-Lefert）,，帶領(lǐng)了來自蘇黎士大學(xué)（UniversityofZurich）的植物學(xué)家畢特．凱勒（BeatKeller）和湯瑪士．維克（ThomasWicker）團(tuán)隊(duì)，對(duì)瑞士,、英國和以色列的小麥白粉病菌株進(jìn)行了遺傳訊息分析,。這些最近發(fā)表在「自然遺傳學(xué)（NatureGenetics）」和《美國國家科學(xué)院期刊》（PNAS）的研究結(jié)果揭開了寄主和病原菌長期以來的共演化，以及白粉病菌如何以無性生殖達(dá)到出乎預(yù)料的成功,。除此之外,，研究結(jié)果也為小麥、大麥與白粉病菌交互作用的細(xì)節(jié),，展開了新的一頁,。
白粉病菌感染的小麥嫩葉
無性生殖好處多
白粉病菌跟大部分的真菌一樣，有兩種繁殖方式：進(jìn)行遺傳重組的有性生殖,，以及後代遺傳性狀與親代完全一致的無性生殖,。研究人員強(qiáng)調(diào)，這兩種生殖方式的優(yōu)點(diǎn)大相逕庭：「具有致病能力的白粉病菌,，好幾個(gè)世紀(jì)才會(huì)發(fā)生一次成功的有性生殖,，其余的時(shí)後大部分都是無性生殖?！咕S克解釋,。其實(shí)這個(gè)令人困惑的現(xiàn)象其來有自：為了要感染植物，白粉病菌必須能夠成功地抑制植物的防御系統(tǒng)－也就是說,，病原菌必須完美地適應(yīng)宿主植物,。「在病原菌和植物宿主的交互作用中，基因重組可能會(huì)讓病菌產(chǎn)生負(fù)面的改變,，原本成功致病的病原菌可能因此失去適應(yīng)植物宿主的能力,，或是失去癱瘓植物防御系統(tǒng)的能力?！顾詫?duì)於已經(jīng)具有致病能力的病菌來說,，無性生殖的後代會(huì)擁有親代的感染能力，換句話說,，無性生殖讓遺傳訊息維持相同,，確保了白粉病菌後代的致病能力。舒茲列菲特表示,，小麥和大麥白粉病菌的無性生殖後代,，比起有性生殖的後代更具競爭力。這種具有優(yōu)勢(shì)的無性生殖,，是許多寄生真菌的特徵,，造成人類香港腳的真菌亦是如此。
有性生殖仍有益處
基因分析的結(jié)果讓科學(xué)家得知白粉病菌在一萬年以前（比小麥被馴化還早）就已經(jīng)是寄生性的病原菌了,。爾後發(fā)生的所有遺傳變異,，不論是為了適應(yīng)新的育種作物，或是病菌的自然突變,，都沒有使白粉病菌離開這位老主顧,。而這正是為什麼有性生殖仍有價(jià)值、為什麼白粉病菌偶爾還是要進(jìn)行比較沒有益處的有性生活史,?！溉绻←溠莼隹共∧芰Γ追鄄【仨氂修k法去適應(yīng),，不然就會(huì)輸?shù)暨@場競賽?！咕S克解釋,，「而新的適應(yīng)只能靠基因重組，也就是有性生殖,?！剐←満桶追鄄【谘莼P(guān)系上將永不分離了。
很明確地,，白粉病菌的有性生殖和基因重組在這幾百萬年的演化中,，的確發(fā)生過幾次，而且讓後代具有新的致病能力,，并成功地感染了新的小麥品系?，F(xiàn)在科學(xué)家們懷疑，古時(shí)候的小麥交易或是新型病原菌興起的原因之一。（生物谷 Bioon.com）
生物谷推薦的英文摘要
Nature Genetics doi:10.1038/ng.2704
The wheat powdery mildew genome shows the unique evolution of an obligate biotroph
Thomas Wicker, Simone Oberhaensli, Francis Parlange, Jan P Buchmann, Margarita Shatalina, Stefan Roffler, Roi Ben-David, Jaroslav Doležel, Hana Šimková, Paul Schulze-Lefert, Pietro D Spanu, Rémy Bruggmann, Joelle Amselem, Hadi Quesneville, Emiel Ver Loren van Themaat, Timothy Paape, Kentaro K Shimizu & Beat Keller
Wheat powdery mildew, Blumeria graminis forma specialis tritici, is a devastating fungal pathogen with a poorly understood evolutionary history. Here we report the draft genome sequence of wheat powdery mildew, the resequencing of three additional isolates from different geographic regions and comparative analyses with the barley powdery mildew genome. Our comparative genomic analyses identified 602 candidate effector genes, with many showing evidence of positive selection. We characterize patterns of genetic diversity and suggest that mildew genomes are mosaics of ancient haplogroups that existed before wheat domestication. The patterns of diversity in modern isolates suggest that there was no pronounced loss of genetic diversity upon formation of the new host bread wheat 10,000 years ago. We conclude that the ready adaptation of B. graminis f.sp. tritici to the new host species was based on a diverse haplotype pool that provided great genetic potential for pathogen variation.
