PLOS GENETICS | 塞恩斯伯里实验室Kamoun团队揭示影响稻瘟病菌毒力的微型染色体！

植物病原菌的基因组是高度动态的，通常有助于快速适应其宿主的结构。自从基因组测序的兴起，显而易见的是，植物病原菌的基因组通常被构造为在与毒力相关的基因座上促进高遗传多样性，同时在管家区域保持相对的稳定性，这种现象称为“双速基因组”。从那时起，双速基因组概念已在许多植物致病物种中得到了广泛的证明。有趣的是，在不同物种中已观察到各种类型的基因组结构。包括效应蛋白基因簇，富含可转座因子的谱系特异性基因组区域或特定基因组区域中毒力相关基因，例如不稳定的端粒和亚端粒区域。通常，与基因组的其余部分相比，这些基因组区域显示出更高的适应性突变率。除了指示阳性选择和存在/不存在多态性的单核苷酸多态性（SNP）的特征外，结构变异在病原菌种群中很常见，范围从单个基因的拷贝数变异到染色体规模重排。基因组重排的极端情况是大规模染色体长度变化以及存在菌株特异的超数染色体。这些通常是小的、非必需的染色体，除了物种中常规的一组保守的染色体外，还存在于动物、植物和真菌中。在真核植物病原菌的自然种群中，超数染色体以不同的频率出现。在某些真菌物种中，超数染色体直接与新的毒力性状的出现有关，强调了了解它们在进化和病原菌适应中的作用的重要性。然而，植物病原菌中超数染色体的多样性及其对基因组可塑性的贡献仍然知之甚少。

国际权威学术期刊PLOS GENETICS发表了英国东英吉利大学塞恩斯伯里实验室（Science is the lifestyle! 走进英国塞恩斯伯里实验室 (TSL)！）Sophien Kamoun教授团队（塞恩斯伯里实验室Sophien Kamoun课题组解读植物如何诱骗病原菌；Plant Cell | 塞恩斯伯里实验室Kamoun团队揭示疫霉劫持植物细胞功能并操纵囊泡运输的机制 ！）的最新相关研究成果，题为Genomic rearrangements generate hypervariable mini-chromosomes in host-specific isolates of the blast fungus的研究论文。

超数微型染色体（一种独特的基因组结构变异类型）与植物病原真菌毒力性状的出现有关。植物病原菌的基因组通常表现出促进在毒力相关区域高动态重排和遗传多样化的结构。这些区域往往是基因稀疏且重复丰富的区域，被认为是适应性进化的摇篮。超数染色体，即仅存在于某个物种的某些而非全部个体中的染色体，是一种在植物、动物和真菌中观察到的特殊类型的结构变异。但是，促进跨真菌的微型染色体的出现和维持的机制仍然知之甚少。在稻瘟病菌中，微型染色体最早是在90年代初被描述的，但是直到最近，在基因组研究中仍被忽略。本研究探究了来自不同宿主的稻瘟病菌四个分离株的结构变异，并分析了其微型染色体的序列。结果证明，这些分离株的微型染色体具有高度的多样性，具有独特的序列组成。它们富含重复元件，并且基因密度低于核心染色体。本研究在水稻分离株的微型染色体中鉴定了几个与毒力有关的基因，包括与毒力有关的聚酮化合物合酶Ace1和效应基因AVR-Pik的两个变体。围绕这些基因座的宏观同步分析显示了结构重排，包括核心染色体和微型染色体之间的染色体间易位。本研究提供了证据，表明微型染色体是由核心染色体的结构重排和节段重复产生的，并且可能有助于稻瘟病菌的适应性进化。

图1. 稻瘟菌宿主特异性分离株含有大小不一的微型染色体

图2. M. oryzae菌株FR13包含一个1.7 Mb的小染色体组装成2个scaffold

图3. M. oryzae的微型染色体是菌株特异性的

图4. 在M. oryzae的各个谱系中，微型染色体比核心染色体保守

图5. 微型染色体比核心染色体具有更低的基因含量和更高的重复量

图6. 微型染色体上毒力相关位点的基因组重排

图7. 核心基因组重排与微型染色体出现有关

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