一作解读|小麦叶锈菌保守结构效应蛋白的全基因组筛选
小麦叶锈病是严重威胁全球小麦生产的重要真菌病害，具有发生范围广、频率高、危害严重等特点。小麦叶锈菌（Puccinia triticina）的成功侵染与定殖，依赖于自身分泌多种效应蛋白抑制寄主防卫反应。一般认为，锈菌通过特殊结构“吸器”，向吸器外间质分泌效应蛋白，而部分效应蛋白需要进一步转移至植物细胞内以抑制相应植物靶标。病原卵菌和真菌效应蛋白中存在RXLR、LFLAK-HVLVxxP (CRN)、 Y/F/WxC、CFEM、LysM、EAR、[SG]-P-C-[KR]-P、DPBB_1 (PNPi)和ToxA等多种蛋白保守结构，参与效应蛋白的跨膜转运或行使基因功能。然而，小麦叶锈菌中具有各类保守结构的效应蛋白仍不明确。
本研究对小麦叶锈菌毒性小种PHTT(P)夏孢子萌发样品，以及感叶锈病小麦品种“中国春”接种PHTT(P)后4、6、8 d的叶片样品进行了RNA测序。利用小麦叶锈菌“Pt 1-1-BBBD Race 1”参考基因组进行转录组拼装，共注释了17,976个基因，包括2,284个新转录本。通过基因差异表达分析，发现小麦叶锈菌侵染过程中有3,149个基因在不同侵染阶段均显著上调表达，而有1,613个基因在锈菌孢子萌发阶段表达量较高。侵染阶段上调表达基因GO注释富集于“氧化还原酶活性”生物学过程，并具有“细胞外”亚细胞定位。而上述3,149个侵染诱导的差异表达基因共编码了464个分泌蛋白，其中79个分泌蛋白被EffectorP进一步预测为效应蛋白。
本研究利用转录组学方法，初步明确了小麦叶锈菌毒性小种PHTT(P)侵染过程中的转录调控网络。从全基因组水平鉴定得到的差异表达基因和保守结构效应蛋白，将为深入探究小麦叶锈菌致病分子机制奠定重要基础。
2020年5月11日，国际微生物前沿期刊《Frontiers in Microbiology》在线发表了题为“Genome-wide identification of effector candidates with conserved motifs from the wheat leaf rust fungus Puccinia triticina”的学术论文，报道了全基因组水平鉴定小麦叶锈菌保守结构效应蛋白的研究，论文收录于“Genomics and Effectomics of Filamentous Plant Pathogens”专题。河北农业大学硕博连读生赵淑清为该论文的第一作者，河北农业大学王逍冬副教授、西北农林科技大学王晓杰教授为通讯作者。论文撰写得到了河北农业大学刘大群教授和西北农林科技大学康振生院士的悉心指导。该项目得到了国家自然科学基金、现代农业产业技术体系、陕西省技术创新团队、河北省优秀青年基金、旱区作物逆境生物学国家重点实验室开放课题等项目的资助。