切换到无性繁殖能给稻瘟病菌占了上风

情调Pro1蛋白质有助于表达交配相关的基因会在不同种类的真菌。但当Pro1故障的时候会发生什么?来自东京大学的研究人员发现,Pro1突变导致女性不育的稻瘟病菌,Pyricularia Magnaporthe oryzae,加上无性孢子的释放增加。这些发现表明,切换到无性繁殖方式为真菌提供了一个“健身优势”。

“悖论性”指的是拼图的原因性的繁殖模式更普遍比无性繁殖的生物模式。有性繁殖需要至少两个伴侣,公开个人疾病的风险更高,能源密集型。相比之下,无性生殖弥补这些缺点,要求只有一个父,同时允许快速一代的后代。现在,这种“矛盾”已经被发现了一项新的研究对一种致病真菌感染多种培养谷物,如水稻、小麦、大麦、小米。

Pyricularia Magnaporthe oryzae,致病性丝状真菌的物种,其破坏了全球水稻生产导致稻瘟病病,这赢得了它的绰号“稻瘟病菌”。感染周期始于无性繁殖,无性孢子称为分生孢子的附着在水稻的叶子的表面。这产生一个infection-specific结构称为一个附着胞,开始渗透最外层细胞层的叶子,叶表面可见的病变。条件有利时,专业结构和产生更多的分生孢子,分生孢子出现通过风或大气水滴分散更多的水稻。

虽然这种无性繁殖方式的主要驱动力是p . oryzae生命周期中,科学家们已经证明了这种真菌的有性繁殖成功在实验室设置。真菌似乎压力相当于生物雄性和雌性生物。然而,大多数标本收集的字段显示女性生育能力的丧失。潜在的基因和机制负责的损失有性生殖在p . oryzae仍然是一个谜。

东京大学的研究人员科学、国家农业和食品研究机构和东京大学农业和技术,日本,最近发现的证据有利的稻瘟病菌有性生殖的损失。隆教授领导的研究团队是镰仓和青年副教授孝Arazoe,从东京大学应用生物科学的科学。网上学习是6月13日,2023年,发表在杂志卷26问题27 iScience 7月21日,2023年。

关于这项研究的前提镰仓教授解释说,“许多真菌物种已经放弃了有性生殖,不结合性的进化优势和燃料的悖论性。在未来,这一研究也将有助于培育有用的工业菌株或理解病原体如何应对突变解释如何在真菌多样性。”

研究人员利用多个基因实验来确定哪些基因是导致女性不育。亲代菌株从p oryzae领域隔离繁殖产生female-sterile和female-fertile p oryzae后代。

进一步的遗传分析表明,突变导致失调Pro1蛋白质(参与情调的表达交配相关的基因会在丝状真菌)在稻瘟病菌引起女性不育。Arazoe进一步声称,博士补充说,“让我们吃惊的是,功能失调的Pro1增加分生孢子的释放,但没有影响p . oryzae的致病性。我们还发现Pro1突变wheat-infecting隔离,恐怕全世界传播(流行)——研究表明类似的进化(有性生殖的损失)爆炸发生在小麦真菌。”Building on these results, the research group is already spearheading the identification and characterization of other genes that cause female sterility in fungal species.

解释这项工作的更广泛的影响,镰仓教授总结道,“我们提供了第一个证据,女性生育能力的损失可能是一个适应性优势这种植物病原体。无性分生孢子的释放有利于分散在野外。这项工作也打开门研究多样性,如何健康的另一个重要方面,在无性繁育者。”

参考:田M, Konishi T, Fujigasaki, et al .失调Pro1在稻瘟病菌会导致女性不育。iScience。2023年,26 (7)。doi:10.1016 / j.isci.2023.107020

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