Nature Communications | 南京农大王源超教授团队揭示染色体融合/断裂驱动的病原菌进化机制

5月30日，南京农大植物保护学院王源超教授领衔的“大豆病害绿色防控”研究团队，在国际学术期刊《 Nature Communications 》在线发表了题为“ Complete telomere-to-telomere genomes uncover virulence evolution conferred by chromosome fusion in oomycete plant pathogens ”的研究论文。 该研究首次完成大豆疫霉、终极腐霉等4种卵菌端粒到端粒的无缺失基因组组装，揭示了染色体融合与分裂事件驱动致病基因产生及适应性进化，从而促进病原菌致病力变异的分子机制。

卵菌包括疫霉、霜霉和腐霉等植物病原菌，是大豆疫霉根腐病、马铃薯晚疫病等重大农作物病害的“元凶”。这类病原菌基因组的一个显著特点是编码成百上千个效应子（effector），这些效应子作为“弹药”被输送到植物细胞间或细胞内，通过破坏或干扰寄主的抗病系统，促进病原菌成功侵染。效应子数量多、进化机制复杂，导致植物病原卵菌毒力变异快，品种抗病性容易丧失。

该研究获得了迄今最为完整的大豆疫霉、终极腐霉、寡雄腐霉和刺腐霉等4种卵菌的端粒到端粒（T2T）级基因组组装，发现染色体融合与分裂事件不仅是不同卵菌之间染色体数量变异的主要原因，同时也促进了效应子基因的产生及适应性进化。着丝粒富含Copia-like转座子，是染色体融合和分裂的分子基础。与非融合染色体相比，融合染色体的端粒区有利于基因组的片段复制，也促进了效应子基因的产生、复制与变异。通过对染色体融合/断裂区的搜索，结合高通量蛋白质结构预测与聚类，发现一个卵菌特有的新效应子家族——分泌型含ANK重复结构域蛋白，验证发现其不同成员与病菌的致病性相关。

南京农业大学为第一署名单位，植物保护学院王源超教授和叶文武教授为论文通讯作者，在读博士生张智超为论文第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49061-y