广东省农业科学院·8月26日 · 周三报道阅读 2

广东省农科院作物所甘薯团队在甘薯茎腐病致病机制取得重要进展 首次构建Dickeya dadantii物种泛基因组图谱

AI 评分
85重点推荐
影响力22
信息增量24
专业深度19
信源权威13
时效性7

甘薯茎腐病致病机制研究取得重要进展,首次构建泛基因组图谱,对农业病害防控有实质贡献。

摘要

广东省农业科学院作物研究所甘薯团队基于PacBio HiFi测序技术,完成了甘薯细菌性茎腐病和根腐病(BSRR)代表性菌株E36的高质量完整环状基因组组装(4.78 Mb),并整合中国8个省份共33株分离菌株与23株全球公开菌株,首次构建了Dickeya dadantii物种层面的泛基因组图谱,系统解析了该病原菌的种群结构与遗传分化特征,揪出藏在病菌里的两个关键"毒力开关",为抗病甘薯品种培育奠定基础。研究发表于《Agricultural and Food Chemistry》(中科院一区,IF=6.7)。

文全文

甘薯一烂就是一大片,茎基发黑、散发恶臭,产量全完蛋!这种‘毁灭性’土传病害到底怎么防治?广东省农科院团队带着‘泛基因组’黑科技来了!他们揪出了藏在病菌里的两个关键‘毒力开关’,一旦关闭,病菌丧失部分攻击力。抗病甘薯品种,或许不再遥远。

由 Dickeya dadantii引起的甘薯细菌性茎腐病和根腐病(BSRR)是当前严重威胁全球甘薯产业健康发展的毁灭性土传病害,其典型症状表现为茎基部软化变黑、维管束组织褐变以及储藏根腐烂并伴有恶臭,在甘薯整个生育周期内均可造成巨大的产量损失与品质下降。该病原菌宿主范围广泛,能够侵染包括玉米、菠萝、水稻、烟草及番茄在内的多种经济作物和观赏植物,且自2010年在中国首次报道以来,已迅速扩散至广东、海南、江西、河南、福建、重庆、广西、江苏等多个省份,成为我国南方甘薯主产区最具破坏性的病害之一。尽管该病害的危害日趋严重,但目前对于中国流行菌株的群体结构、遗传分化模式以及其核心毒力决定因子的系统性认知仍然十分匮乏,这极大地制约了针对性的抗病育种策略和高效病害防控手段的研发。

为进一步解析中国不同地理来源 D. dadantii菌株的遗传多样性及其关键致病分子基础,广东省农业科学院作物研究所甘薯团队开展了深入研究,并取得新进展。

广东省农业科学院作物研究所甘薯团队于Agricultural and Food Chemistry(中科院一区,IF: 6.7)在线发表题为“Pangenome Analysis Uncovers Two Pathotypes of Dickeya dadantii, the Causal Agent of Sweetpotato Stem Rot, and Identifies Virulence Associated Genes”的研究论文。

本研究基于 PacBio HiFi 测序技术,完成了甘薯细菌性茎腐病和根腐病(BSRR)代表性菌株 E36 的高质量完整环状基因组组装(4.78 Mb),并整合中国 8 个省份共 33 株分离菌株与 23 株全球公开菌株,首次构建了 Dickeya dadantii物种层面的泛基因组图谱,系统解析了该病原菌的种群结构与遗传分化特征。泛基因组分析表明,核心基因约占 41.83%,附属基因占比达 58.17%,且随着菌株数量增加,核心基因比例呈逐渐下降趋势,附属基因数量明显扩张,充分揭示该病原菌基因组具有典型的“开放”特征,高度动态且受到显著的环境选择压力。

系统发育分析与平均核苷酸一致性(ANI)结果显示,全球范围内的菌株呈现明显的地域聚集性,而国内甘薯源菌株根据地理来源可划分为两大主要进化类群(Group I 和 Group II),表明地理隔离与宿主适应共同驱动了该病原菌的遗传分化。

在此基础上,研究基于 56 株菌株共有的核心基因组,通过信号肽预测、跨膜结构域筛选及亚细胞定位分析,鉴定出 36 个保守效应蛋白,并选取 8 个代表性基因开展侵染时间序列表达分析(qRT-PCR)、蛋白纯化及目标效应蛋白突变体表型验证。

结果表明,CpxP 和 Spy 基因在侵染后显著上调表达,且在后期维持较高转录水平。进一步通过原核表达纯化这两个蛋白并注射至本氏烟草叶片,在 6 天内可诱导典型的过敏性反应(HR),证实其具备激发宿主植物免疫反应的生物活性。为验证其在病害中的实际毒力功能,研究构建了 ΔCpxP 和 ΔSpy 基因敲除突变体,并在甘薯块根和叶片上进行致病力测试,结果显示两个突变体的致病力均较野生型 E36 显著下降,病斑面积明显缩小。此外,CpxP 和 Spy 蛋白均含有 LTXXQ 保守结构域,提示该结构域可能与其毒力功能密切相关。综上所述,本研究不仅首次阐明了中国 D. dadantii群体的种群分化格局,还通过“预测-表达-验证”的完整链条实证了 CpxP 和 Spy 是病原菌侵染甘薯的保守毒力因子,为深入解析其分子致病机制及开发区域性病害防控策略提供了重要的理论依据和基因靶点。

该论文第一作者为联合培养硕士生范梦佳,通讯作者为广东省农业科学院作物研究所黄立飞研究员。此外,广东省农科院基因中心吴绍文副研究员、华南农业大学周佳暖教授及华中农业大学谢甲涛教授都参与了本项目。本研究得到了国家甘薯产业技术体系(CARS-10)、国家重点研发计划(2024YFD1401203-5)和广东省现代农业产业技术体系创新团队建设专项资金(2024CXTD07)项目支持。

广东省农科院 泛基因组 茎腐病 甘薯相关资讯

江苏省农业科学院 2026-10-20·10月20日 · 周二64 分 报道薯类与杂粮阅读 0

江苏省农科院粮作所分别在泗洪灌云举办甘薯新品种及栽培技术观摩会

江苏省农业科学院粮食作物研究所联合泗洪县、灌云县农技推广中心,10 月 14 日至 15 日分别在宿迁、连云港甘薯示范基地举办两场观摩会。10 月 14 日在泗洪双沟镇展示粮作所选育的宁 F4-4 等 10 个优良淀粉型甘薯新品系及徐薯 53,10 月 15 日在灌云杨集镇展示南京红蜜、徐薯 56、心香等 26 个鲜食甘薯品种及全程机械化、水肥一体化、绿色防控技术成效。专家在田间开展现场测产,并走访淀粉粉丝生产线、高温愈合糖化库与电商分拣车间,70 余人参加。

网易 / 山东农科院作物所·9月16日 · 周三54 分 报道薯类与杂粮阅读 2

山东省农科院作物所选育的济薯36获评"美芋杯"十佳优质甘薯品种

9月10-12日,甘薯产业高质量发展大会在河南襄城举办,会议期间举办了"美芋杯"十佳优质甘薯品种评选,作物所选育的济薯36入选"十佳优质甘薯品种"。济薯36薯块纺锤形、薯皮紫红、薯肉白色,烘干率33%~40%,鲜薯亩产3000公斤以上,高抗根腐病、抗茎线虫病,适宜山东、河北、河南、北京、山西、辽宁、陕西等北方薯区春季种植。

山东省农业科技转化促进会·8月31日 · 周一62 分 报道薯类与杂粮阅读 0

山东农科院发布"济薯 29"甘薯新品种许可公告:优质早熟、烘干率 23%-26%、春薯亩产 2800-3500 公斤

"济薯 29"为山东省农业科学院作物研究所选育的甘薯新品种(GPD 甘薯(2021)370013),叶掌状深裂形、薯块纺锤形、薯皮红色、薯肉橘红色、结薯集中整齐、单株结薯 6-8 个、烘干率 23%-26%、可溶性糖含量高、食味优、抗逆性较强、耐贮存;中抗根腐病和茎线虫病;春薯一般平均亩产 2800-3500 公斤。现以普通许可方式面向社会征寻实施合作伙伴,截止日期 2026 年 9 月 4 日。

Nature Genetics 2026 论文 2026年8月·8月22日 · 周六85 分 论文薯类与杂粮阅读 3

中国农科院作科所等:全球首个绿豆图泛基因组——鉴定调控绿豆黄酮合成和抗豆象关键基因(原标题:A graph-based pangenome of mungbean)

中国农业科学院作物科学研究所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用创新团队联合国内外单位,构建全球首个高质量绿豆图泛基因组。从全球580份绿豆种质资源中筛选出11份代表性材料,组装构建首个绿豆图泛基因组,鉴定出调控黄酮代谢合成、增强绿豆抵抗害虫豆象的关键基因。前者通过启动子插入及编码区突变调控黄酮积累,与荞麦黄酮合成调控机制一致;后者启动子缺失变异增强基因表达、抑制关键抗虫降解酶活性、维持种皮结构完整。成果发表在《自然·遗传学(Nature Genetics)》。注:本成果基于11份代表性核心种质,实际育种应用仍需更广泛的验证。