馬亞男 張勇 韓雙 劉寧 余賢美 翟浩

摘要：炭疽菌屬（Colletotrichum）真菌是一類重要的植物病原真菌，能侵染大多數(shù)種植作物，引起炭疽葉枯病和根莖腐爛病，使作物減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，造成嚴重的經(jīng)濟損失。對引起植物炭疽病的各個物種及其分子機制進行詳盡描述和分析研究，可為植物炭疽病的防治策略研發(fā)提供重要參考依據(jù)。本文從基因組學角度，以7種與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系緊密的炭疽菌屬真菌為對象，闡述了近年來炭疽菌屬基因家族的擴展；并從碳水化合物活性酶類（CAZymes）、次生代謝物質(zhì)（SM）和效應(yīng)蛋白等三個方面進行了總結(jié)，展望了炭疽菌屬真菌基因組學信息的開發(fā)與利用前景，以期利用基因組測序技術(shù)和生物信息學分析手段對該類真菌進行更深入地研究。

關(guān)鍵詞：炭疽菌屬；基因組學；基因家族

中圖分類號：S432.4+4 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2018）09-0148-09

Abstract The fungal genus Colletotrichum includes more than 100 species responsible for anthracnose foliar blight and rot diseases of nearly every crop， resulting reduce or even lost production， and subsequently causing serious economic losses. The detailed description and analysis of various species and molecular mechanisms of Colletotrichum can provide important reference for the research of control strategies. In this article， seven Colletotrichum fungi closely related to agricultural production were introduced based on the genomics study， and the expansion of the gene family in recent years were elaborated. We summarized the three aspects of carbohydrate active enzymes， secondary metabolites and effector proteins， and predicted the prospects for the development and utilization of genomics information of Colletotrichum. We would attempt to carry out deeper research and exploration on Colletotrichum by genomic sequencing technology and bioinformatics analysis methods.

Keywords Colletotrichum； Genomics； Gene family

炭疽菌屬包括100多個種，可以引起幾乎所有種植作物的炭疽葉枯病和腐爛病[1，2]。由于其分布普遍性、極端破壞性和作為模式病害系統(tǒng)的科學重要性，炭疽菌屬真菌已成為國際公認的十大植物病原真菌之一[3]。

炭疽菌屬真菌可以引起大量經(jīng)濟作物的炭疽病，比如玉米、豆類、草莓、咖啡、辣椒、葫蘆、土豆等[2，4，5-13]。由炭疽菌屬真菌引起的水果采后腐爛病也可以造成嚴重的產(chǎn)量損失，損失率可達100%[14]。炭疽菌屬真菌還可以侵染高粱、玉米和木薯等重要的糧食作物[15-17]。

炭疽菌屬真菌在植物病理學和真菌學歷史上占據(jù)著重要的地位。引起豆類炭疽病的C. lindemuthianum是第一個被描述的具有寄主特異性的生理小種[18]，為利用小種差異進行抗病育種工作提供了參考[19]。隨后通過豆類炭疽病病害系統(tǒng)加深了對“基因?qū)颉奔僬f的理解[20，21]。另外，對C. gloeosporioides有性世代的研究是真菌有性生殖研究的開端。在20世紀60年代和70年代，對炭疽菌屬的研究始終處于系統(tǒng)誘導(dǎo)抗病性、寄主化學防御系統(tǒng)和植物抗毒素等水平，并且利用炭疽菌屬真菌第一次分離純化獲得了激發(fā)子[22]，同時還利用炭疽菌屬真菌對黑化附著胞的分化和功能進行了詳細的闡述[23]。目前已從炭疽菌屬真菌中克隆和描述了AMP循環(huán)、MAP激酶和鈣調(diào)信號通路中的基礎(chǔ)組件[24-29]。直至今日，炭疽菌屬真菌依然被作為重要的模式病原，應(yīng)用于致病性分子和細胞基礎(chǔ)研究和分析[23，30-32]。

對引起植物炭疽病的各個物種及其分子機制進行詳盡描述和分析研究，可以為植物炭疽病的防治策略研發(fā)提供重要參考依據(jù)。

1 炭疽菌屬真菌基因組學研究

對具有不同侵染方式的炭疽菌屬真菌進行基因組分析，可以幫助我們找到存在共性和保守性的靶標，用于炭疽病的防治。但目前只對少數(shù)幾個炭疽菌屬真菌進行了較深入的分子水平研究，對可以造成糧食和經(jīng)濟作物巨大產(chǎn)量和經(jīng)濟損失的病原菌知之甚少。一個病害系統(tǒng)中單一的研究發(fā)現(xiàn)極少可以在其他的系統(tǒng)中得到確認或驗證，所以無法總結(jié)歸納一套用于所有類群的規(guī)律性致病機制。以Magnaporthe oryzae為起點[33]，很多重要的植物病原真菌基因組被測序，而炭疽菌屬始終沒有成為基因組學革命的主角，主要是因為很難在不了解種間致病模式相關(guān)性的前提下，通過對某一個單一物種基因組的測序來代表和描述所有的種；對物種間的分類邊界和進化關(guān)系認識不足，也限制了我們無法做出最精準的基因組分析。

隨著基因組測序技術(shù)的不斷發(fā)展，測序速度越來越快，測序成本越來越低，陸續(xù)有20余個炭疽菌屬真菌的全基因組被測序[30，34-36]。本篇將簡要介紹其中7個與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)的炭疽菌屬真菌，根據(jù)我們目前對于炭疽菌屬分類法的理解，這7個種分別位于炭疽菌屬系統(tǒng)發(fā)育樹的7個不同的復(fù)合群/分支[1]。

1.1 Colletotrichum graminicola

C. graminicola菌株M1.001是炭疽菌屬中第一個獲得完整基因組序列的菌株，同時也是使用桑格雙脫氧技術(shù)進行測序的菌株之一，屬于Graminicola復(fù)合群。C. graminicola是目前研究較為透徹同時也較好防治的一個炭疽菌，可以引起玉米（Zea mays）的炭疽莖腐病，該病害極具破壞性，可造成美國玉米年產(chǎn)損失超過10億美元[37]。

1.2 Colletotrichum higginsianum

C. higginsianum菌株IMI349063可以引起蕓苔屬（Brassica）和蘿卜屬（Raphanus）作物的炭疽病，同時也能侵染世界范圍內(nèi)廣泛種植的十字花科植物中的一些種類，屬于Destructivum復(fù)合群（Graminicola的支序分類分支）。已測序的C. higginsianum菌株最初分離自小白菜（B. chinensis），但也可以侵染和引起擬南芥病害[30， 38]，該現(xiàn)象引起了學者們廣泛的科學興趣[38， 39]。C. higginsianum菌株提供了一個互作實驗系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中寄主和病原都可以獲得轉(zhuǎn)基因材料，尤其寄主方面大量可用的遺傳工具和資源，可以幫助分析寄主抗性和敏感性[40， 41]。

1.3 Colletotrichum fructicola

C. fructicola菌株Nara-gc5可以引起草莓（Fragaria ananassa）的冠腐病[42]，在世界范圍內(nèi)造成巨大產(chǎn)量損失。需要說明的是，盡管Nara-gc5菌株早期被認為是C. gloeosporioides，但目前對Gloeosporioides復(fù)合群的最新分類法有更精準的鑒定[43]。多基因系統(tǒng)發(fā)育樹顯示，Nara-gc5菌株屬于C. fructicola，分布于全球各個角落，到目前已從8個不同的植物家族中分離獲得[8，43]。由C. fructicola侵染引起的草莓炭疽病可以造成設(shè)施草莓80%的產(chǎn)量損失，露天草莓50%的產(chǎn)量損失[13]。同時C. fructicola還可以侵染很多其他經(jīng)濟作物，如咖啡、蘋果、山藥、梨和牛油果等[8，43]。對C. fructicola以及Gloeosporioides復(fù)合群內(nèi)各種之間進行比較，可以獲得菌株適應(yīng)特殊寄主以及生活方式的決定因素。

1.4 Colletotrichum orbiculare

C. orbiculare菌株104-T引起的葫蘆（Lagenaria siceraria）炭疽病是較為常見同時也較為嚴重的一種病害，可以在營養(yǎng)組織和果實上引起炭疽病斑[23]。在美國，炭疽病曾一度成為葫蘆和瓜類最為常見且破壞性極強的病害。目前，雖然葫蘆和瓜類炭疽病所造成的損失已通過優(yōu)化管理措施等手段得到控制，但炭疽病始終是高濕地區(qū)商業(yè)種植西瓜（Citrullus lanatus）的重要流行性病害[44]。經(jīng)基因瞬時表達和基因沉默手段證實，已測序的C. orbiculare菌株同時也能侵染模式植物本氏煙（Nicotiana benthamiana）和煙草（N. tabacum）[45]。目前已經(jīng)構(gòu)建了C. orbiculare的遺傳操作體系，包括基因定向或隨機插入突變等。另外，C. orbiculare菌株致病性穩(wěn)定，從細胞學角度已做了充分的描述，使該真菌成為了較好的研究對象[46]。

1.5 Colletotrichum acutatum

C. acutatum菌株KC05可以侵染世界范圍內(nèi)的多種植物，包括蔬菜、水果、豆類以及多年生樹木等[47-50]，尤其可以使一些種植胡椒（Piper Nigrum）的熱帶和亞熱帶國家遭受嚴重的經(jīng)濟損失[10，51-53]。C. acutatum屬于Acutatum復(fù)合群。研究者從C. acutatum的草莓分離株SA 0-1中克隆并表達了炭疽菌屬真菌的第一個倍半萜烯合酶[47]，該酶可以參與合成多種倍半萜烯化合物，其中主要的產(chǎn)物是石竹烯。倍半萜類化合物作為一種生物活性代謝物質(zhì)，在病原-寄主互作過程中發(fā)揮著重要的作用[54，55]，同時在農(nóng)藥和醫(yī)藥研發(fā)中具有廣泛的應(yīng)用前景[56]。

1.6 Colletotrichum incanum

C. incanum菌株MAFF238712最初分離自日本白蘿卜（R. sativus），屬于Spaethianum復(fù)合群，與Graminicola分支和Destructivum分支親緣關(guān)系較近。研究證實，C. incanum既可以侵染單子葉植物（如擬南芥）[34]，也可以侵染雙子葉植物，如大豆（Glycine max）、百合（Lilium brownii）[34，57]。C. incanum的基因組分析為真菌適應(yīng)單子葉植物和雙子葉植物寄主的研究提供了有趣的模式系統(tǒng)[34]。

1.7 Colletotrichum truncatum

C. truncatum菌株MTCC3414分離自紅辣椒（Capsicum annuum），屬于Truncatum復(fù)合群。紅辣椒在墨西哥具有重要的經(jīng)濟作用，雖然C. acutatum和C. gloeosporioides也能引起紅辣椒的炭疽病[58]，但C. truncatum是引起東南亞國家紅辣椒炭疽病的主要病原真菌[10，59]。C. truncatum基因組序列分析揭示了大量的致病相關(guān)基因，包括編碼分泌蛋白質(zhì)的基因、效應(yīng)蛋白基因、植物細胞壁降解酶基因和次生代謝相關(guān)蛋白質(zhì)基因以及與寄主特異性侵染機制相關(guān)的潛在基因等。

2 炭疽菌屬真菌基因家族的擴展

相對于已經(jīng)進行了全基因組測序的其他子囊菌，在炭疽菌屬真菌的基因組中，有若干個基因家族得到擴展。擴展涵蓋的預(yù)測基因可編碼SM、CAZymes和效應(yīng)蛋白等[30，34]。

在植物-真菌互作過程中，包括從寄主植物中獲取養(yǎng)分或誘導(dǎo)寄主細胞過敏性壞死等，真菌的分泌蛋白發(fā)揮著重要作用[60，61]。通過對炭疽菌屬真菌分泌蛋白質(zhì)組的預(yù)測和注釋，發(fā)現(xiàn)其數(shù)量巨大、種類繁多。其中C. fructicola基因組含有2 356個分泌蛋白基因，占所有蛋白基因的15%，最少的C. graminicola基因組中分泌蛋白基因也達到了1 650個之多，占整個蛋白質(zhì)組的14%，相當于其他盤菌亞門（Pezizomycotina）真菌所有預(yù)測蛋白質(zhì)的數(shù)量[60]。有研究證實，半活體營養(yǎng)型病原真菌基因組中分泌蛋白基因占很大比重，往往大于10%[61]，炭疽菌屬很好地印證了這一點。目前的基因組數(shù)據(jù)分析顯示，有極大一部分分泌蛋白在各個炭疽菌屬真菌中是共享的，其他小部分存在物種特異性。

總的來說，通過基因組測序分析，相比于活體營養(yǎng)型真菌，半活體營養(yǎng)型的炭疽菌屬真菌與死體營養(yǎng)型真菌更相似，具有SM和CAZymes擴展的基因家族。炭疽菌屬真菌可以產(chǎn)生大量的、種類繁多的降解酶類和次生代謝物質(zhì)以及可以誘導(dǎo)細胞死亡的毒力效應(yīng)蛋白，這些與死體營養(yǎng)型真菌極為相似。但同時，炭疽菌屬真菌也可以編碼大量的多種多樣的小分子特異性分泌效應(yīng)蛋白，這又與活體營養(yǎng)型真菌存在共性。我們認為，在炭疽菌屬真菌不同的生活和侵染階段，是不同的基因表達模式和分子機制在發(fā)揮作用，以達到成功侵染寄主的目的。

2.1 碳水化合物活性酶類

被獲得充分擴展的能夠降解植物細胞壁組成成分纖維素和其他多糖的CAZymes，是炭疽菌、稻瘟病菌、鐮刀菌等半活體營養(yǎng)型與死體營養(yǎng)型植物病原真菌的共同特征[33，62，63]，同時也是炭疽菌屬真菌基因組的標志性特征。這些蛋白質(zhì)在炭疽菌中的總體豐度是迄今已測序的任何子囊菌都無法比擬的，即便是具有極高破壞性的死體營養(yǎng)型的灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）或核盤菌（Sclerotinia sclerotiorum）[30，34，64]。

在雙子葉植物葉片中，果膠約占細胞壁的35%，而玉米等單子葉植物的細胞壁通常只含有10%的果膠[65]。侵染雙子葉植物的C. higginsianum、C. fructicola、C. orbiculare的基因組可以編碼大量的果膠酶，反映了這些真菌重要的寄主適應(yīng)性特征。特別是C. orbiculare和C. fructicola分別可編碼超過100種不同的果膠酶，大大超過其他已測序的真菌基因組。研究發(fā)現(xiàn)，C. graminicola的基因組所具有的果膠酶基因相對較少，平均比侵染雙子葉植物的物種少46%。與果膠酶總體豐度相一致，死體營養(yǎng)階段的基因表達譜顯示，C. higginsianum調(diào)用了51種果膠酶之多，而C. graminicola只表達了16種果膠酶[30]。

2.2 次生代謝物質(zhì)

炭疽菌屬真菌基因組中另一類高度擴展的基因，推測可編碼SM。SM多為小分子，對生物體的生長和存活不是必需的，但對于環(huán)境的適應(yīng)是非常重要的。這些代謝產(chǎn)物的生成往往與通過對其他生物的毒性和/或抑制作用從而成功競爭到宿主資源有關(guān)[66，67]。研究證實，以這種形式發(fā)揮作用的SM很多，包括禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）的單端孢霉烯基因簇以及侵染番茄的鏈格孢菌（Alternaria alternate）的AAL毒素簇[68]。死體營養(yǎng)型植物病原真菌的基因組中包含大量的SM相關(guān)基因[64]，其中一部分SM常常被認為是具有直接致病性作用的植物毒素[69]。相反，活體營養(yǎng)型真菌的基因組中SM相關(guān)基因相對較少，比如禾本科布氏白粉菌（Blumeria graminis）[70]和玉米黑粉菌（Ustilago maydis）[66，71]等。

目前關(guān)于SM在半活體營養(yǎng)型植物病原真菌中的作用知之甚少[72，73]。炭疽菌屬真菌可產(chǎn)生多種SM，已報道的包括黃酮類、肽類和萜烯類，以及聚酮化合物衍生的1， 8-二羥基萘（DHN）黑色素等，這些對于附著胞的宿主滲透作用是必需的[74]。其他例子包括：從C. gloesoporiodes中分離得到的鐵載體鐵蛋白[75]，從C. nicotianae中分離得到的炭疽菌素A、B、C[76]，以及C. gloesoporiodes產(chǎn)生的具有抗氧化性質(zhì)的四羥基化合物[77]。目前已對來自C. graminicola的幾種次生代謝物質(zhì)進行了描述，包括抗真菌化合物根赤殼菌素[78]以及孢子萌發(fā)抑制劑菌胞素-丙氨酸[79]。也有研究報道稱，敲除PPT1基因會導(dǎo)致C. graminicola的致病性下降，該基因可編碼所有聚酮化合物合酶（PKS）和非核糖體肽合成酶（NRPS）的酶促功能所必需的輔因子，肯定了SM在玉米致病過程中發(fā)揮著重要作用的觀點[80]。還有研究表明，包括C. gloesoporiodes在內(nèi)的很多炭疽菌屬真菌能夠合成植物生長素，其在病原-寄主互作過程中可能發(fā)揮著重要的作用[81]。炭疽菌屬真菌的基因組中都可能含有針對生長素的合成與代謝途徑進行調(diào)控的基因[30，34]。

在所有的真菌中，SM相關(guān)基因更傾向于成簇存在，這些基因簇常常還包含額外的酶、細胞色素P450基因、轉(zhuǎn)錄因子基因和轉(zhuǎn)運蛋白基因等[67]。從炭疽菌屬真菌中預(yù)測獲得的SM基因簇的數(shù)目非常高，低至C. orbiculare的42個基因簇，高至C. fructicola的56個基因簇。這種SM基因簇的豐度比至今已進行全基因組測序的其他植物病原真菌大得多[30，34]。但是炭疽菌屬真菌的SM基因簇大多保守性不高。

2.3 效應(yīng)蛋白

相比子囊菌的其他已測序物種的基因組，可以侵染雙子葉植物的炭疽菌屬真菌基因組中含有更多的分泌蛋白酶，尤其是在其他病害系統(tǒng)中也作為效應(yīng)蛋白的被稱作枯草桿菌蛋白酶的絲氨酸蛋白酶[82]。通過類似這種蛋白質(zhì)數(shù)量、性質(zhì)和功能的比較分析，我們可以更深入地了解各個炭疽菌屬真菌的寄主特異性。

炭疽菌屬真菌的分泌蛋白質(zhì)組中包含很多其他病原真菌致病性效應(yīng)蛋白的同源物，比如可誘導(dǎo)寄主組織壞死的蛋白質(zhì)[83-85]，M. oryzae中活體營養(yǎng)相關(guān)蛋白BAS2和BAS3[86]等。在C. higginsianum基因組中發(fā)現(xiàn)了可以編碼類壞死/乙烯誘導(dǎo)肽（NEP）Ⅰ蛋白家族的多個基因，其中有3個可以誘導(dǎo)本氏煙細胞死亡[87]。Yoshino等[88]通過對C. orbiculare誘導(dǎo)本氏煙細胞死亡的蛋白質(zhì)篩選，找到了由初生菌絲分泌的NIS1蛋白，NIS1與寄主的熱休克蛋白90（Hsp90）相互作用介導(dǎo)寄主細胞死亡的過程，是重要的R基因介導(dǎo)的過敏性壞死反應(yīng)（HR）[89]。在其他炭疽菌屬真菌的基因組中，同樣存在NIS1效應(yīng)蛋白的同源物。Stephenson等[90]通過對C. gloeosporioides氮饑餓菌絲EST庫的篩選，獲得了一個CgDN3基因，該基因可以編碼一個小分子分泌蛋白，在病原成功定殖柱花草（Stylosanthes guianensis）葉片的過程中發(fā)揮著重要的作用。侵染過程中，CgDN3在活體營養(yǎng)階段的囊泡中大量轉(zhuǎn)錄聚集，快速誘導(dǎo)寄主細胞死亡，而敲除CgDN3的突變株無法侵染寄主或不能分化形成初侵染結(jié)構(gòu)。在已測序的炭疽菌屬真菌基因組中，有的含有CgDN3同源基因，有的不含有該基因。另一個炭疽菌屬真菌保守的分泌效應(yīng)蛋白是Nudix水解酶，Bhadauria等[91]在C. truncatum中克隆獲得該水解酶基因CtNudix，對該基因進行過量表達可以誘導(dǎo)菌株侵染位點的細胞死亡和致病力的喪失。在本氏煙中的定位研究顯示，CtNudix蛋白作用于植物的細胞膜，說明它可以通過影響細胞膜的穩(wěn)定性從而改變細胞的完整性。包括M. oryzae和致病疫霉（Phytophthora infestans）在內(nèi)的很多半活體營養(yǎng)型病原真菌均可表達Nudix效應(yīng)蛋白同源物，說明了其在侵染過程中的重要地位。

與子囊菌中其他真菌的基因組相比，炭疽菌屬真菌的基因組均包含一個擴展的基因家族，這個家族基因編碼的蛋白質(zhì)都含有CBM50碳水化合物結(jié)合結(jié)構(gòu)，或者稱為LysM結(jié)構(gòu)域。這些基因具有高度的特異性，并且進化迅速。他們可以通過結(jié)合真菌細胞壁的幾丁質(zhì)以規(guī)避寄主對活體營養(yǎng)菌絲的識別[92]。目前已有研究利用單克隆抗體在C. lindemuthianum中篩選獲得了定位于活體營養(yǎng)菌絲的LysM蛋白CIH1[93，94]。所有炭疽菌屬真菌基因組中均含有CIH1同源基因。

活體營養(yǎng)型植物病原真菌都可以產(chǎn)生大量的效應(yīng)蛋白，這些效應(yīng)蛋白往往都是些小分子分泌蛋白（SSP），抑制寄主的防衛(wèi)反應(yīng)并重新編程寄主細胞以適應(yīng)病原，從而幫助建立病原與寄主的互作關(guān)系[95]。這些SSP效應(yīng)蛋白均少于300個氨基酸，并且富含半胱氨酸，同時具有物種特異性[96]。所有炭疽菌屬真菌基因組注釋中均含有許多候選SSP效應(yīng)蛋白，其中有很多富含半胱氨酸并且/或者存在物種特異性。值得注意的是，在454焦磷酸測序技術(shù)出現(xiàn)以后，又發(fā)現(xiàn)了大量C. higginsianum的推測效應(yīng)蛋白[87]，其數(shù)量是早期測序技術(shù)獲得數(shù)據(jù)的四倍之多。據(jù)此我們不難推測，本篇中提到的7個炭疽菌屬基因組中注釋的效應(yīng)蛋白可能只是冰山一角。

3 炭疽菌屬真菌基因組學信息的開發(fā)與利用 目前對于炭疽菌屬真菌的研究已到了后基因組時代。隨著測序技術(shù)的不斷發(fā)展，我們感興趣的基因組或轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)可以高效率、高質(zhì)量的獲得，測序成本也越來越低。到目前為止，已經(jīng)有20余個炭疽菌屬真菌獲得了全基因組序列，并且還有很多的測序工作正在進行中?；蚪M學和轉(zhuǎn)錄組學的聯(lián)合研究策略為植物病原學研究提供了更多的思路和角度，更重要的是，比較轉(zhuǎn)錄組學分析策略在相同侵染環(huán)境和階段中，不同研究對象的比較是必不可少的。為了更好地對轉(zhuǎn)錄組進行比較，如需要研究初生菌絲在活的和死的寄主細胞內(nèi)的定殖從而找到各處理間的差異，常需要使用單細胞抽樣法，例如FACS或者LCM等[87， 97， 98]。詳細的細胞學和生物學研究對于每一個新物種的分析來說都是十分必要的，然后再進一步考慮相關(guān)的生物信息學和基因組測序技術(shù)的應(yīng)用。在對使用不同的測序技術(shù)、拼接方法和注釋軟件分析的基因組信息進行直接比較時需格外謹慎，比較獲得的差異需與人工注釋的結(jié)果相一致。

炭疽菌屬真菌具有較廣譜的致病性和多種多樣的侵染方式，使我們有了更多的機會利用比較基因組學和轉(zhuǎn)錄組學技術(shù)，從分子和進化角度對其侵染方式進行分析和研究。比如，可以對炭疽菌屬中具有極端生活方式的物種進行比較分析，闡明活體營養(yǎng)型和植物內(nèi)生型物種是如何由半活體寄生型分化而來；可以對預(yù)測基因（蛋白酶基因、植物胞壁降解酶基因、特異蛋白基因和次生代謝效應(yīng)蛋白基因等）進行比較分析，了解各個基因發(fā)揮作用的關(guān)鍵生命時期；可以對侵染同一寄主的不同寄生方式的物種進行比較（內(nèi)生型vs致病型，死體營養(yǎng)性vs半活體寄生型等）；也可以對侵染同一寄主植物不同器官的病原菌進行比較分析。

目前已對多個炭疽菌屬真菌的致病相關(guān)基因和病原相關(guān)分子模式（PAMPs）進行了預(yù)測，很多問題開始顯現(xiàn)，所以對于這些種類繁多的物種，我們還有很多工作要做。我們期望通過對保守組件和機制的研究探索，為炭疽病的化學防治和抗病育種工作提供可靠的靶標和思路。目前亦有很多從基因組學角度對炭疽菌屬真菌寄主特異性的研究，包括植物胞壁降解酶的特殊適應(yīng)性和應(yīng)對不同寄主細胞壁組成的基因表達模式，以及次生代謝物質(zhì)和分泌效應(yīng)蛋白的多樣性等。很多的效應(yīng)蛋白存在種間特異性，但是也有很多在屬內(nèi)或與其他屬間存在保守性，這些發(fā)現(xiàn)可以說明某些效應(yīng)蛋白保守的功能和寄主靶標。目前我們需要做的就是驗證這些存在保守性和特異性的效應(yīng)蛋白，闡明這些效應(yīng)蛋白調(diào)控寄主細胞產(chǎn)生誘導(dǎo)抗病性的分子機制。

4 結(jié)論

長久以來，我們主要采用種植抗病品種的方式控制炭疽病的不斷擴展，但由于病原群落可以很快適應(yīng)傳統(tǒng)的抗病基因調(diào)控的抗病策略，因此這種方法的效果往往不能長久顯現(xiàn)，最終導(dǎo)致抗真菌劑的使用越來越多、越來越頻繁[99， 100]。尤其是由炭疽菌屬真菌造成的蔬果采后病害，更需要很多高毒性、高成本的化學藥劑[14]。未來的研究工作中，我們將要利用以基因組學和轉(zhuǎn)錄組學為基礎(chǔ)的技術(shù)手段，對炭疽菌屬中各個物種的保守組件進行分析研究，為病害防治和抗病育種提供長效的應(yīng)對策略。目前很多的研究證實，可以利用病原效應(yīng)蛋白作為分子探針，篩選鑒定寄主的感病基因[101]。感病基因編碼蛋白被病原真菌識別，引起病原菌擴散并最終導(dǎo)致植物組織病害。如果使植物感病基因失活，則可以降低病原菌的致病能力，誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生持久的抗病性[102]。數(shù)十年來，多項研究證實了這一點，以植物感病基因為基礎(chǔ)產(chǎn)生的免疫反應(yīng)，可以抵御多種病原菌的侵染[101]。雖然植物感病基因為植物抗病性研究提供了很多有效材料，但是目前獲得驗證和應(yīng)用的微乎其微。而基因組學的不斷發(fā)展和壯大及更多候選研究目標的發(fā)現(xiàn)，將為炭疽菌屬“效應(yīng)蛋白-靶標”的互作研究探索提供重要的技術(shù)支持和材料資源。

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