近5年165篇高水平文章！Detlef Weigel院士团队在植物微生物共进化领域取得重大进展！
之前我们公众号Ad植物微生物介绍了德国马克斯普朗克陆地微生物研究所的Regine Kahmann课题组（近5年30篇高水平文章！双料院士Regine Kahmann课题组阐明玉米黑粉菌致病机理！）、法国国家农业食品与环境研究所（INRAE）的Francis Martin课题组（近5年80篇高水平文章！Francis Martin院士团队在林木微生物互作领域取得重大进展！）、英国塞恩斯伯里实验室（TSL）的Nick Talbot教授课题组（近5年56篇高水平文章！Nick Talbot院士团队在水稻抗病领域取得一系列进展！）、德国马克斯普朗克研究所植物育种所Paul Schulze-Lefert教授课题组（近5年37篇高水平文章！Paul Schulze-Lefert院士团队在先天免疫和植物菌群领域取得重大进展！）以及美国北卡罗来纳大学Jeff Dangl教授课题组（近5年50篇高水平文章！Jeff Dangl院士团队在植物微生物互作领域取得重大进展！）近5年的研究进展。今天为大家介绍来自德国马克斯普朗克发育生物研究所Detlef Weigel院士课题组。
Detlef Weigel院士是德国马克斯普朗克发育生物研究所分子生物部门的领导人。他最初是一名发育生物学家，但是在过去的二十年中，其实验室越来越关注于进化问题。Detlef Weigel实验室从拟南芥及其他植物基因组的角度和从表型进行研究。最新增加了对天然微生物群落在内的植物-微生物相互作用项目的大力投资。Weigel 于1986年取得科隆大学生物学硕士学位，于1988年获得马克斯普朗克发育生物研究所的遗传学博士学位。他担任多个期刊的顾问和编辑，并参与三个生物技术初创公司的创立。
Detlef Weigel曾是慕尼黑大学的研究助理，此后在美国加利福尼亚大学和索尔克生物研究所担任副教授。从2001年开始，Weigel成为马克斯普朗克发育生物研究所的分子生物学部门的领导人。他于2003年当选欧洲分子生物学学会会员（EMBO），2008当选德国国家科学院院士，2009当选美国国家科学院院士，2010年当选英国皇家科学院院士，2011年当选美国科学促进学会会员，2019年当选美国艺术和科学学院院士。
经查询该团队近5年（2015-2020）发表了165篇文章，包括2篇Cell (2019, 2016), Nature (2019), 2篇Nature Genetics (2020, 2016), 2篇Cell host& microbe (2020, 2018), 5篇PNAS (2018, 2018, 2017, 2016, 2016), Nature Ecology and Evolution (2018), Nature Plants (2017), Nature Reviews Genetics (2015), Annual Review of Genetics (2015), Methods Mol Biol (2017), 2篇Genome Res (2016, 2015), Genome Biol (2015), PLoS Biology (2019), ISME J (2020), Current Biology (2017), Current Opinion in Plant Biology (2020), 3篇eLife (2020, 2019, 2015), 2篇Plant Cell (2019, 2016), 2篇PLoS Genet (2019, 2018), Plant Physiol (2018)等高水平通讯文章。该一系列成果在植物免疫和植物与病原菌的进化研究中取得重大突破，具有重大的科学价值和应用潜力！
只有具有高度多样化的免疫基因库，植物种群才能应对多种病原菌压力。在Capsella中，该实验室记录了针对免疫基因多样性的大量选择。同时，近克隆拟南芥谱系已成功传播到整个北美，主要微生物病原菌透明假单胞菌和拟南芥都存在于各种各样的生境中。使用实地考察收集的野生分离株，基于基因组测序的方法来研究宿主和病原菌的分子进化。
在这个方向上的另一项主要研究是了解微生物如何塑造拟南芥的免疫基因库。他们正在利用自然种群来建立微生物组组成与宿主遗传多样性之间的联系。这将是确定导致野生植物免疫系统分化的病原菌的关键步骤。此外，考虑到先前存在的微生物群落可能会改变宿主的易感性，该研究团队正在使用附近各地区的拟南芥种群来调查植物病原菌在自然宿主种群中传播的动态。
-天然植物种群中的微生物组分析
-拟南芥及其病原菌的分子共同进化
-微生物组组成对病原菌定殖的影响
-疾病抵抗力的空间变异
-抵抗策略的时空持久性
-赋予抗性位点的进化动力学和异质性
该实验室使用表型优先和基因型优先的方法来了解植物如何适应环境。研究最广泛的物种仍然是拟南芥。为了能够快速发现功能相关的变异，近十年来，他们率先使用Illumina技术进行了广泛的基因组测序。由此产生的拟南芥1001基因组项目一直在为改进全基因组关联研究奠定基础，同时也揭示了该物种进化史上更为精细的过程。因为当他们开始使用短序列测序时，很少有计算工具可用，他们制作了SHORE流水线来分析这些数据。虽然早期的重点是重测序，但现在专注于使用短序列和长序列技术组装新的基因组。这项工作还包括组装相关物种的高质量基因组，用于宏基因组分析，以及自发突变率和表观基因组变异的研究。
-种内和种间基因组和宏基组变异
-基于图表的比较序列分析方法
-基因组学的资源和工具开发
表型优先的方法来识别具有潜在的适应性的自然变异仍然是该课题组研究的重要组成部分。拟南芥可以在非常不同的生境中找到，并且该物种在许多形态，生理和生活史特征上都不同。有几种可能对于局部适应很重要，例如开花。这对于其他人来说不太明显，但是他们的研究仍然可以导致有趣的生物学为题。例如，在研究与温度相关的生长缺陷时，他们发现了与人类以外的三联体重复扩增相关的天然遗传缺陷的第一个例子。同样，从叶片形态差异的研究中，他们发现了miRNA加工效率自然变化的例子。
这些研究的重要资源是可通过1001 Genomes Project获得的基因组信息和种质资源。他们还在图宾根附近和北美地区系统地对当地植物种群进行抽样。表型和分子分析解决了（epi）突变在人群中的扩散，最终适应了各种机制，从不同的生态环境下的田间实验和使用数千个小型控制相机进行的受控生长研究到大规模表达和甲基化分析。
一个新的方向是对基因x基因型相互作用的系统分析，在这里该团队研究了遗传背景如何调控突变表型的表达。实验策略采用CRISPR / Cas9技术敲除不同自然部位的相同基因。这些努力是朝着利用自然发生的遗传变异获取对生物学过程的系统理解迈出的重要一步。
-系统分析基因按基因型（GxG）相互作用
-自然发生的偏析变形
-除草剂抗性的演变
该课题组在自然变异领域的主要工作围绕免疫力的权衡取舍。几年前，他们引入拟南芥作为杂交坏死的模型，该综合特征是由于天然种质间杂交后代的不适当的自我识别而激活了免疫系统。通过对数千个系统分析，他们确定了数十个混合性坏死病例。从许多病因基因的克隆中获得的主要见解是，许多基因位点编码高度多态的NLR免疫受体基因（包括植物的主要抗病性或R基因）。他们的工作假设是，到目前为止，已经调查的明显案例仅仅是不兼容冰山的一角，而在没有病原菌的情况下，免疫系统各组成部分之间更微妙的相互作用对植物的适应性具有重大影响。为了检验这一假设，他们都在扩展遗传分析，并在系统地重建完整的NLR补充材料。（Journal of Biological Chemistry | 深度解读植物免疫系统的分子基础！）
他们还一直关注着ACD6基因，已经为其确定了杂种坏死变体，既能损害生长又能独立激活免疫系统。
-免疫权衡的分子途径。
-免疫系统内冲突的大规模遗传分析
-近交种高活性免疫系统的遗传修饰因子
-拟南芥NLR基因和基因簇的多样性
进化遗传学家传统上采用比较方法，其中密切相关的物种之间（或同一物种的个体之间）的关系通过对比其DNA序列来确定。从博物馆标本，化石遗骸和考古发现中获得的DNA（统称为古代DNA（aDNA））为进化研究增添了令人兴奋的新领域。aDNA可以直接检查和确定给定物种或进化谱系在整个时间内发生的变化，而不是间接地从现存生物的前代或已灭绝的物种中推断出DNA序列的可能状态。由于高通量测序（HTS）的出现，aDNA领域最近蓬勃发展，从根本上增加了可以从古代样品中产生的数据量。尽管自然历史博物馆中几乎普遍存在但它们的收藏尚未广泛用于aDNA研究，尤其是未用于全基因组分析。该团队正在使用这一尚未开发的资源来解决三个主要研究途径中的广泛进化问题。
-过去植物病原菌流行的动态
-作物驯化关键事件的确定和时间安排
-入侵或引进物种对新生态位的定殖
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