ISME | 佛罗里达大学研究揭示植物生产系统塑造植物病原菌种群！

人类活动加速了微生物的长距离移动，改变了微生物的全球分布以及当地种群内部和之间的遗传变异（ISME | 佛罗里达国际大学研究揭示环境胁迫塑造根瘤菌基因组多样性和分布的机制！ISME | 加州大学伯克利分校研究揭示控制根际微生物组遗传性的植物位点！ISME | 密歇根州立大学综合空间、时间和植物基因型揭示普通菜豆根际的持久性微生物组！）。现代农业实践依赖于植物材料的移动，这可以促进植物相关微生物新种群的建立，包括会增加作物损失和粮食安全问题的病原体。病原体反复、无意地引入植物生产系统有可能导致每个生产周期内当地和区域病原体种群的遗传变化。植物病害管理策略包括关注病原体进入和传播的最关键点。全基因组测序有助于深入研究医疗环境中的微生物种群并监测影响人类健康的细菌病原体。对于植物病原细菌，利用全基因组序列的分子流行病学研究已经开始阐明病原体的进化、地理起源和传播。植物病原细菌的基因组变异也可用于解读复杂农业生产系统中的病原体移动以及生产系统在构建区域种群中的作用。

贯叶黄单胞菌 (Xp) 是导致番茄和辣椒细菌性斑点病的四个物种之一，可通过果实斑点病和叶枯病对种植者造成重大损失。继1991年在佛罗里达州首次报道后，它很快取代 X. euvesicatoria成为细菌性斑点病的主要病因。Xp 现在广泛分布在全世界的番茄上。佛罗里达州一直是Xp研究的重点，并且是美国最大的新鲜市场番茄生产商之一。自那时以来，对Xp种群的研究进展揭示了III型分泌系统效应蛋白含量随时间和多样性变化。这些结果表明复杂的番茄生产系统可能有助于Xp种群的多样性和结构。

2021年9月6日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了美国佛罗里达大学Erica Goss和Gary Vallad团队的最新相关研究成果，题为Whole genome sequences reveal the Xanthomonas perforans population is shaped by the tomato production system的研究论文。

现代农业实践增加了植物病原体传播的可能性，而价格低廉的全基因组测序技术的出现使人们能够深入研究病原体的移动。群体基因组研究可以解读复杂的农业生产系统所带来的病原体移动和群体结构。本研究利用在佛罗里达州和佐治亚州南部田地的一个番茄生产季节内收集28个贯叶黄单胞菌菌株的全基因组序列，测试与番茄生产系统变量相关的种群遗传结构。科研人员通过核心基因SNPs确定了6个与系统发育谱系相对应的Xp种群。利用全基因组SNPs，本研究发现农场、种子生产商、种植者、种植地区之间的遗传结构。总的来说，与从多个来源接受移植的种植者相比，自己生产移栽品的种植者与遗传上的差异和较少的品系种群有关。佛罗里达州西红柿生产系统各组成部分之间的遗传差异程度在各种群之间有所不同，这表明菌株的不同传播，如通过种子或受污染的移栽体与农场内的本地移动。总之，结果表明，植物病原细菌的遗传变异是由植物生产系统的结构决定的。

图1：基于核心基因SNPs的遗传距离的贯叶黄单胞菌的系统发育树

图 2：网络显示核心基因簇在可变移植设施、农场和田间的番茄生产系统中的分布

图 3：番茄生产农场的贯叶黄单胞菌种群差异

图4：各相关移植机构的贯叶黄单胞菌种群分化情况

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