首页近日，植物病虫害综合治理全国重点实验室经济作物真菌病害监测与防控创新团队在《Horticulture Research》发表最新研究成果“Complete genomes of grapevine downy mildew reveal effector cluster evolution driven by complex structural variations”。该研究成功组装两株致病力差异显著的葡萄霜霉菌染色体水平完整基因组，初步揭示基因组结构变异驱动病菌效应子进化与致病力分化的分子基础，为葡萄抗病育种和霜霉病绿色防控提供重要理论支撑与基因组资源。
葡萄霜霉病是葡萄生产中的重大病害，严重制约葡萄产业高质量发展。其病原菌葡萄单轴霉（Plasmopara viticola）在不同葡萄寄主和生态区域内存在明显毒力差异与丰富遗传多样性，但这种病原菌种内致病力差异背后的基因组结构基础仍缺乏系统解析，极大限制了病害致病机理研究与抗病资源开发。
该研究利用PacBio HiFi高精度长读长测序技术，构建了两个来源于不同种葡萄且致病力存在显著差异的霜霉病菌完整基因组：PvH（来源于欧亚种Vitis vinifera）和 PvS（来源于野生种山葡萄V. amurensis）。两个基因组均组装为17条完整染色体，基因组大小分别为115.3 Mb和113.0 Mb，为该病原菌研究提供了高连续性、高准确度的基因组资源。比较基因组分析结果显示，葡萄霜霉菌近90%的预测效应子以局部重复基因簇形式存在，提示局部基因复制是病菌效应子家族扩张的关键基础。菌株间效应子存在显著的扩张与缺失差异，其中侵染欧亚种葡萄的PvH菌株CRN效应子数量较野生源PvS菌株提升1.4倍，且含有35个特有CRN效应子。研究还鉴定出104个分布在基因组倒位区域的效应子，涵盖RxLR、CRN、CAZyme等关键致病基因。菌株间差异效应子高度富集于基因组倒位、片段重复、重排等结构变异热点区，且呈现差异化表达模式。
上述结果表明葡萄霜霉菌基因组具有高度动态的结构特征，基因组结构变异与局部基因复制协同驱动效应子扩张与多样化，是病菌种内遗传多样性和寄主特异性致病分化的核心基因组基础。此次构建的完整基因组框架，为后续效应子功能验证、病原菌群体进化、寄主适应性机制研究搭建了重要平台，也为深入解析植物与病原菌协同进化机制、优化葡萄抗病育种策略提供新思路。
植物病虫害综合治理全国重点实验已毕业博士生周连柱为论文第一作者，黄晓庆副研究员、刘永强研究员为共同通讯作者，王忠跃研究员、张昊研究员，中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所周永锋研究员以及中国农业大学王琦教授等参与本研究并做出了重要贡献。本研究得到国家重点研发计划、现代农业葡萄产业技术体系、云南省专家工作站等项目的联合资助。
原文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhag073