多对多互适应：水稻抗性基因与白叶枯病基因的“军备竞赛”
科技日报记者 瞿剑
据中国农业科学院最新消息，该院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队的最新研究显示，水稻抗性基因与白叶枯病基因在全基因组范围内呈现出多对多的遗传互作关系，揭示了水稻与白叶枯病菌相互适应的遗传机制，为作物与其病原菌的共适应模式和相关机制研究提供了新线索。相关研究成果新近发表于《植物细胞（The Plant Cell）》。
团队成员、中国农科院作科所副研究员张帆介绍，寄主植物与其病原物之间的协同进化是一个动态过程，涉及相互作用物种间的互惠和适应性变化。在现代农业系统中，作物与其许多病原物之间的关系通常表现为极端的“军备竞赛”，经典的基因对基因理论和“Z字形模型”为理解植物抗病基因（R基因）和病原毒力效应蛋白之间直接或间接相互作用提供了模型。近年来，研究者又提出了更具包容性的植物免疫“入侵模型”和“空间入侵模型”来解释宿主-病原体系统。然而，作为作物与其病原物研究的模式系统，水稻与白叶枯病菌在全基因组水平的互作尚缺乏研究。
该团队采用一维和二维全基因组关联研究方法，研究了水稻与白叶枯病病原菌相互适应的遗传系统。利用多样性丰富的701份水稻种质和23个Xoo菌株的全基因组测序和表型鉴定，检测到47个与Xoo毒力相关基因和41个与水稻数量抗性（QR）有关的基因组区域，并鉴定了Xoo毒力相关基因与水稻QR相关基因组区域之间的互作。结果发现，水稻与Xoo的相互适应过程中的特点是：Xoo小种间的强烈分化与水稻的亚种分化相对应；水稻群体的抗性和Xoo群体的毒力均有增强趋势；水稻QR基因和Xoo毒力基因大多具有丰富的遗传多样性；水稻QR基因与Xoo毒力基因在全基因组范围内呈现出多对多的遗传互作。这些研究结果为作物与其病原菌的共适应模式和相关机制研究提供了新线索。
水稻抗病位点与Xoo毒力相关基因的遗传互作
（图片由中国农科院提供）
责任编辑： 陈可轩
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