自爱尔兰土豆饥荒以来,Phytophthora infestans在其土豆宿主上的演变

科学领域:

• 植物病理学 植物病理学
• 进化生物学 进化生物学
• 遗传学 是一个遗传学.

背景情况:

• 植物虫感染导致土豆晚期腐烂,这是一个毁灭性的疾病,历史上与爱尔兰土豆饥荒有关.
• 植物耐药性 (R) 基因通过识别效应蛋白来对抗菌种病原体,但R基因通常会被克服.
• 了解病原体毒性和宿主耐药性的历史共同进化对于开发可持续的作物保护策略至关重要.

研究的目的:

• 研究Phytophthora infestans效应基因和土豆抗性基因的联合进化轨迹.
• 分析1845年至1954年间病原体毒性和宿主防御机制的遗传变化.

主要方法:

• 从Phytophthora infestans的历史草本馆标本中对效应器和R基因进行有针对性的测序.
• 对历史基因等位基因与现代参考基因组进行比较分析.
• 检查病原体血统 ploidy (二倍体与三倍体) 和其在进化中的潜在作用.

主要成果:

• 目前相关的效应基因基因在历史的P. infestans种群中存在,尽管具有不同的基因基因形式.
• 历史上的FAM-1血统携带有毒的Avr1等位基因,能够在部署之前克服R1的抵抗.
• 观察到进化转变,包括来自双胞胎祖先的三倍体US-1血统的出现,以及毒性和抗性基因的变化.

结论:

• 自19世纪中叶以来,病原体毒性和宿主耐药性基因都经历了由自然和人工选择驱动的实质性进化.
• 历史病原体种群拥有克服新兴宿主耐药性的遗传潜力,表明了快速适应.
• 这项研究强调了病原体进化和作物育种努力在与植物疾病的持续战斗中的动态相互作用.