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經典案例

稻瘟菌比較基因組揭示水稻抗病機制

Comparative genomics identifies the Magnaporthe oryzae avirulence effector
AvrPi9 that triggers Pi9-mediated blast resistance in rice

期刊:New Phytologist
影響因子:7.762
研究單位:中南大學雜交水稻國家重點實驗室
發表年份:2014年12月

一、研究背景

由于子囊菌病原體Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是主要的水稻真菌病害,對水稻的穩產產生了長期的威脅。有效利用宿主抗病基因的防御機制,是防治植物病害的重要途徑。本研究選擇了一株致病菌株R01-1,并選擇了與其親緣關系最近的無毒菌株R88-002,對兩株菌株進行測序和組裝,利用比較基因組學手段,嘗試尋找與稻瘟菌致病相關的核心基因。

二、方法流程

取材

1. 致病菌株R01-1
2. 與致病菌株親緣關系最近的
    無毒菌株R88-002

建庫

構建小片段文庫

測序

Illumina HiSeq 2000 PE101

分析

1. 基因組組裝
2. 比較基因組分析

三、研究結果

1. 確定研究菌株

基于稻瘟菌192個變異位點的PCR驗證,對26株無毒菌株進行進化研究,找到和致病菌株R01-1親緣關系最近的R88-002菌株作為研究對象。

2. 測序及注釋

對兩株菌株分別進行測序組裝,獲得兩個菌株的基因組序列,并進行基本的注釋分析。

3. 比較基因組分析

對兩株菌株序列進行比較基因組分析,發現R01-1中的AvrPi9 基因中存在一段重復序列插入,導致AvrPi9 介導的無毒機制失效。


4. AvrPi9 基因表達

RT-PCR實驗顯示AvrPi9 基因在菌株感染初期存在高表達,顯示該基因在菌株侵染過程中的重要作用。進一步分析也顯示,不同的AvrPi9 基因型和菌株具體的毒力性狀存在一定的關聯。

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四、研究結論

本文是基于比較基因組尋找致病真菌毒力機制的典型范例。通過前期的分子實驗,篩選獲得了遺傳背景接近的致病菌和無毒菌株,為后續研究奠定了堅實的基礎;比較基因組的精細分析,結合后續充分的實驗驗證,多角度全面揭示了關鍵基因在菌株致病過程中的作用機制。

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