由小麦条锈菌引起的小麦条锈病是影响我国粮食安全的重大生物灾害。条锈菌遗传变异频繁，不同毒性小种间遗传差异大，因此以单个基因组为参考基因组不足以获得小麦条锈菌的全部遗传信息。

2023年12月20日，Journal of Genetics and Genomics在线发表西北农林科技大学植物免疫研究团队题为“Pan-genome analysis reveals a highly plastic genome and extensive secreted protein polymorphism in Puccinia striiformis f. sp. tritici”的研究论文。该研究构建了小麦条锈菌的首个泛基因组，为条锈菌的遗传变异和抗病育种研究奠定基础。

该研究选取一株小麦条锈菌FH11进行染色体水平的基因组组装。FH11与当前流行小种CYR34同属于贵农22 (G22)毒性类群，但毒性更强。以FH11基因组作为参考基因组，将CYR32、CYR34等9个不同毒性的小麦条锈菌基因组比对到参考基因组，最终鉴定出49.9 Mb非冗余的非参序列，与FH11基因组构成小麦条锈菌的泛基因组。在此基础上，研究人员又构建了小麦条锈菌的泛分泌蛋白组，包括3287个编码分泌蛋白的基因，分属于2788个分泌基因家族，其中86.6%为核心分泌基因，13.4%为非核心分泌基因。研究人员根据分泌基因的存在与缺失变异，鉴定到与毒性显著关联的位点。

构建小麦条锈菌泛基因组和泛分泌组

A: FH11的Hi-C互作图谱；B: FH11基因组组装的染色体示意图；C: 检测FH1基因组的缺失序列；D: 非参序列的长度分布；E: 非参序列(NRS)在全球小麦条锈菌中的分布；F: 群体特异的非参序列；G:小麦条锈菌的泛分泌组；H和I: 核心与非核心分泌组中外显子含量、氨基酸序列长度以及与临近转座子距离的比较分析；J: 编码非核心分泌蛋白的基因(NRS_000667)所在基因组区域的共线性比较；K和L: 基于泛分泌组中基因的存在与缺失变异鉴定与毒性显著关联的位点。

综上所述，该研究构建的小麦条锈菌泛基因组为研究人员提供了重要基因组资源，为条锈菌群体遗传学、比较基因组学研究以及关键致病基因克隆奠定了基础。

作者简介

西北农林科技大学博士后王洁荣为该论文第一作者，赵晶副研究员和康振生院士为共同通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、陕西省博士后基金和科技部“高校高等学科创新引智基地”等项目资助。

引用本文

Jierong Wang, Yuxi Peng, Yiwen Xu, Zhiru Li, Gangming Zhan, Zhensheng Kang, Jing Zhao (2023). Pan-genome analysis reveals a highly plastic genome and extensive secreted protein polymorphism in Puccinia striiformis f. sp. Tritici. Journal of Genetics and Genomics.

DOI：10.1016/j.jgg.2023.12.004

第一作者面对面

自我介绍

我是王洁荣，出生于安徽太湖，现为西北农林科技大学博士后，合作导师为康振生院士。研究方向是通过群体基因组学解析小麦条锈菌的遗传变异。

业余兴趣爱好

运动、发呆。

目标或愿景

利用自己所学尽量为国家做贡献。

你心目中最喜欢或敬仰的科学家

我的导师康振生院士。康老师对于科研的不懈追求与努力，以及待人温和而谦逊的态度让我倍感敬佩。

如何向你的家人朋友介绍研究的内容和意义？

引发植物病害的病原菌非常容易发生变异，我们的研究工作就是解析它的变异，从而找到有效防控方法。

在课题研究过程中，你遇到过什么特别的困难，是如何克服的？

研究过程中，困难无处不在，我会尽量控制自己的浮躁情绪，尽可能让自己平静下来，分析困难，思考解决办法。

在得知论文被接收后，你的感觉是什么？

得知论文被接收后，很高兴。非常感谢课题研究及论文写作中各位老师们提供的帮助。也非常感谢JGG的编辑和审稿人们提出的问题，让我重新思考并修改论文，从而使论文质量得到了较大幅度的提升。

在你的研究领域中，你认为最挑战的科学问题是什么？

如何通过遗传变异解释病原菌的毒性变异，以达到高效防控病害，保障粮食安全。

本文转载自JGG 遗传学报

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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