生物通报道  来自中国农业大学、浙江省农业科学院等10多家机构的研究人员，成功绘制出了稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）基因组序列草图，从基因组学角度提供了一些关于稻曲病菌进化、活体营养（biotrophy）分子机制以及致病机制的新见解。相关成果发表在5月20日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

中国农业大学的孙文献(Wenxian Sun)和彭友良（You-Liang Peng）教授是这篇论文的共同通讯作者。前者主要研究方向包括以水稻和拟南芥为主要模式研究植物与植物病原菌间的分子互作；植物基本防卫反应及非寄主抗性的分子机理；水稻病原菌（细菌性条斑菌和稻曲菌为主）的毒性与致病力的分子基础。后者主要从事病原真菌致病性的功能基因组以及植物抗病遗传资源利用研究（延伸阅读：中国农大彭友良《Plant Cell》发表植物病理学新成果）。

稻曲病是由稻曲病菌Ustilaginoidea virens (Cooke) Tak侵染造成的一种世界性的水稻穗部病害。历史上在世界各地的发生都相对较轻,仅在中晚稻田零星发生。但是从上世纪八十年代后期以来,随着直立型和密穗型高产水稻品种大力推广及农田肥力的提高,稻曲病的发生日益严重,近年来稻曲病已上升为我国、特别是长江中下游稻区的最重要的水稻病害之一。２００４～２００５年该病在我国大发生，造成了严重的经济损失。

并且，稻曲病的发生不但对水稻产量和质量造成威胁,同时由于稻曲病菌能够产生大量毒素(Ustilotoxins),抑制人和动物、植物细胞的有丝分裂,可对人、畜、禽造成直接和间接的伤害。因此，稻曲病的防治对于水稻生产和粮食安全保障至关重要。

在这篇文章中，研究人员报告称对稻曲病菌进行了基因组测序和分析，组装出了全长为39.4 Mb 的基因组序列草图，其中包含有8,426个基因。研究人员发现这一基因组中约有25%的重复序列，且这些序列受到真菌生物基因沉默机制重复序列诱导的点突变(repeat-induced point mutation,RIP)的影响。

研究人员证实在进化上，稻曲病菌与昆虫致病性绿僵菌（Metarhizium spp）具有较近的亲缘关系，表明存在潜在的宿主跨界跳跃事件。稻曲病菌中与多糖降解、营养摄取和次生代谢相关的基因减少，这有可能与水稻病菌特异性侵染水稻花器官与活体营养生活方式有关联。

此外，研究人员发现在感染早期转录组中高度富集编码分泌蛋白的基因，以及与次生代谢和病原体-宿主互作相关的基因，这与它们在致病性中的潜在作用相一致。进一步，研究人员还揭示出了18个可抑制植物过敏反应的候选效应蛋白（effector）。

借助于比较和功能基因组学分析，在新研究中研究人员揭示出了有关稻曲病菌进化、活体营养和致病分子机制的一些新认识，从而为未来更深入地了解及对抗这一日益重要的植物病原体奠定了基础。

（生物通：何嫱）

作者简介：

孙文献

中国农业大学农学与生物技术学院植物病理系教授，博士生导师。担任国际学术期刊《Frontiers in Physiology》编委，国内核心期刊《植物病理学报》副主编，中国植物病理学会副秘书长，曾任第十届国际植物病理学大会Scientific Programme Committee 秘书和中国科协第251次青年科学家论坛共同执行主席。

目前的研究方向包括，以水稻和拟南芥为主要模式研究植物与植物病原菌间的分子互作；植物基本防卫反应及非寄主抗性的分子机理；水稻病原菌（细菌性条斑菌和稻曲菌为主）的毒性与致病力的分子基础。近年来，在病原菌相关的分子模式诱导的植物基本防卫反应、拟南芥细胞膜受体激酶蛋白FLS2与细菌鞭毛蛋白的互作、水稻病原真菌稻曲菌比较与功能基因组学、水稻病原菌效应蛋白等研究领域取得了一定的研究成果。在Nature Communications，Plant Cell, Plant Journal，Plant Physiology 等国内外期刊上发表SCI论文20余篇。曾获得中国教育部科学与技术进步一等奖和教育部“新世纪优秀人才支持计划”奖励。

彭友良 

1982.07，本科毕业于华中农学院植物保护系
1989.03，研究生毕业日本京都大学农林生物学系，获植物病理学博士学位
1989.04-1991.12，日本三井植物生物工程研究所博士后研究员
1992.01-1993.12，北京农业大学副教授
1993.12-至今，中国农业大学教授

学术兼职
《Annual Review of Phytopathology》Editorial Board (任期2011-2015)；曾任国际植物病理学会副主席（2008年8月-2013年8月）、中国植物病理学会理事长（2002-2010）

研究方向
病原真菌致病性的功能基因组，植物抗病遗传资源利用

生物通推荐原文摘要：

Specific adaptation of Ustilaginoidea virens in occupying host florets revealed by comparative and functional genomics

Ustilaginoidea virens (Cooke) Takah is an ascomycetous fungus that causes rice false smut, a devastating emerging disease worldwide. Here we report a 39.4 Mb draft genome sequence of U. virens that encodes 8,426 predicted genes. The genome has ~25% repetitive sequences that have been affected by repeat-induced point mutations. Evolutionarily, U. virens is close to the entomopathogenic Metarhizium spp., suggesting potential host jumping across kingdoms. U. virens possesses reduced gene inventories for polysaccharide degradation, nutrient uptake and secondary metabolism, which may result from adaptations to the specific floret infection and biotrophic lifestyles. Consistent with their potential roles in pathogenicity, genes for secreted proteins and secondary metabolism and the pathogen–host interaction database genes are highly enriched in the transcriptome during early infection. We further show that 18 candidate effectors can suppress plant hypersensitive responses. Together, our analyses offer new insights into molecular mechanisms of evolution, biotrophy and pathogenesis of U. virens.

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