ISME | 法国国家科学研究院揭示植物病原真菌宿主范围扩大的转录机制！

病原菌可以侵染的宿主范围由遗传和环境因素决定（eLife | 加州大学戴维斯分校揭示遗传变异、环境和人口交织形成了拟南芥防御代谢物的变异！）。该宿主范围是评估病害流行动态的重要因素。专性病原菌只定殖在一个或几个宿主上，例如只侵染谷物的谷物白粉病菌，而非专性病原菌则生活在一系列不同的宿主上。宿主种群和环境因素的自然选择驱动频繁的宿主转换和病原菌-宿主范围的变化。当病原菌适应特定宿主并与它进行共同进化的军备竞赛时，就会发生专化（PLOS PATHOGENS | 宿主-病原菌军备竞赛的升级：宿主抗性反应与细菌毒力反应增强相对应！）。在某些情况下，宿主切换和宿主跳跃后的适应涉及有效定殖新宿主的能力，同时保留定殖原始宿主谱系的能力，从而导致宿主范围扩大。

适应不同基因型的植物抗性是共同进化军备竞赛的典型例子。植物抗性基因通常识别称为效应蛋白的特定致病蛋白，并在识别时产生抗性反应（PLOS PATHOGENS | 英国约克大学最新研究阐明卵菌效应蛋白致病机制！）。适应的病原菌进化为通过修饰或丢失相应的效应蛋白来避免识别。在马铃薯晚疫病病原体菌中，由此产生的遗传变异主要是对来自不同宿主和独特的双速基因组结构的目标效应蛋白活性进行权衡的原因。此外，平衡选择允许多态性在基因库中持续存在，并增加种群中现有的遗传多样性（ISME | 瑞士纳沙泰尔大学研究揭示小麦病原菌对异质环境适应性的遗传基础！）。军备竞赛模型通常假设一种孤立的病原菌通过成对选择与一个宿主共同进化。然而，病原菌基因组的进化通常是为了响应在扩散共同进化下由不止一个宿主引起的选择。与多宿主相互作用相关的扩散选择和分子适应的基因组特征在很大程度上尚未解决。

2021年7月19日，国际权威学术期刊ISME发表了法国国家农业食品与环境研究院（Our future begins now！走进法国国家农业食品与环境研究所(INRAE)）-国家科研中心（INRAE-CNRS）Sylvain Raffael团队的最新相关研究成果，题为Transcriptional response to host chemical cues underpins the expansion of host range in a fungal plant pathogen lineage的研究论文。

 科研人员为三叶草核盘菌生成了染色体水平的基因组组装，并在广泛和窄宿主范围的核盘菌属物种的两个代表性菌株中发现了近乎完整的基因空间保守性。然而，三叶草核盘菌对十字花科防御化合物植保素的敏感性增加。比较分析显示，三叶草核盘菌中缺乏对植保素的转录反应，并表明群体水平上解毒和效应基因的调节变异可能与核盘菌宿主范围内十字花科的遗传适应有关。该研究工作提出了植物病原菌基因组中通用和专性适应性策略的转录可塑性和特征的共存。

图 1：植物定殖过程中核盘菌转录组的差异调控

图 2：核盘菌和三叶草核盘菌基因组之间的同线性和直系同源关系

图 3：三叶草核盘菌比核盘菌在体外和植物体内对植物抗毒素更敏感

图 4：由植保素和拟南芥定殖过程中诱导的核盘菌基因的顺式调节变异

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