Đa hình tổ tiên và tiến hóa thích ứng trong cụm gen mycotoxin trichothecene của nấm gây bệnh thực vật Fusarium

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Tập 99 Số 14 - Trang 9278-9283 - 2002
Todd J. Ward1, Joseph P. Bielawski1, Harold Kistler1, Eileen Brainne Sullivan1, Kerry O’Donnell1
1Microbial Genomics and Bioprocessing Research Unit, National Center for Agricultural Utilization Research, U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service, 1815 North University Street, Peoria, IL 61604; Department of Biology, University College London, Darwin Building, Gower Street, London WC1E 6BT, United Kingdom; and Cereal Disease Laboratory, U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service, 1551 Lindig Street, St. Paul, MN 55108

Tóm tắt

Nấm sợi thuộc phức hợp loài Fusarium graminearum (phức hợp Fg) là tác nhân sinh học chính gây bệnh mốc đầu bông (scab) trên lúa mì và lúa mạch. Bệnh scab là một bệnh thực vật có sức tàn phá lớn về mặt kinh tế, giới hạn nghiêm trọng đến sản lượng và chất lượng ngũ cốc. Ngoài ra, ngũ cốc bị nhiễm mốc thường bị ô nhiễm với các mycotoxin trichothecene hoạt động như những yếu tố gây bệnh trên một số vật chủ, và đặt ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe động vật và an toàn thực phẩm. Sự khác biệt đặc trưng theo chủng trong hồ sơ các hợp chất trichothecene (hóa tính) không tương quan tốt với phả hệ phức hợp Fg dựa trên sự đồng thuận di truyền tại sáu gen nhân đơn bản. Để kiểm tra cơ sở của sự bất đồng này giữa loài và tiến hóa độc tố, một vùng 19-kb của cụm gen trichothecene đã được phiên giải ở 39 chủng đại diện cho sự đa dạng di truyền toàn cầu của các loài trong phức hợp Fg và bốn loài liên quan của Fusarium. Phân tích phả hệ cho thấy đa hình trong các gen liên quan đến khả năng gây bệnh này là xuyên loài và có vẻ đã được duy trì qua cân bằng chọn lọc hoạt động trên sự khác biệt hóa tính bắt nguồn từ tổ tiên của nhóm quan trọng này của nấm gây bệnh thực vật. Sự khác biệt đặc trưng hóa tính trong hạn chế chọn lọc và bằng chứng của tiến hóa thích ứng trong các gen trichothecene cũng được báo cáo.

Từ khóa

#Phức hợp Fusarium graminearum #bệnh mốc đầu bông #trichothecene #gen mycotoxin #tiến hóa thích ứng #đa dạng di truyền #cân bằng chọn lọc #nấm sợi

Tài liệu tham khảo

C E Windels Phytopathology 90, 17–21 (2000).

K O'Donnell, H C Kistler, B K Tacke, H H Casper Proc Natl Acad Sci USA 97, 7905–7910 (2000).

R J Cook Fusarium: Diseases, Biology and Taxonomy, eds P E Nelson, T A Toussoun, R J Cook (Pennsylvania State Univ. Press, University Park), pp. 39–52 (1981).

Y Ueno, M Nakajima, K Sakai, K Ishii, N Sato, N Shimada J Biochem 74, 285–296 (1973).

R H Proctor, T M Hohn, S McCormick Mol Plant–Microbe Interact 8, 593–601 (1995).

D W Brown, S McCormick, N J Alexander, R H Proctor, A E Desjardins Fungal Genet Biol 32, 121–133 (2001).

M Kimura, I Kaneko, M Komiyama, A Takatsuki, H Koshino, K Yoneyama, I Yamaguchi J Biol Chem 273, 1654–1661 (1998).

J D Miller, R Greenhalgh, Y Wang, M Lu Mycologia 83, 121–130 (1991).

N J Alexander, T M Hohn, S P McCormick Appl Environ Microbiol 64, 221–225 (1998).

C J Mirocha J Agric Food Chem 46, 1414–1418 (1998).

A G Tag, G F Garifullina, A W Peplow, C Ake, T D Phillips, T M Hohn, M N Beremand Appl Environ Microbiol 67, 5294–5302 (2001).

D L Swofford paup* (Sinauer Associates, Sunderland, MA), Version 4.0b8, 2001).

S Kumar, K Tamura, I B Jakobsen, M Nei mega (Arizona State Univ., Tempe), Version 2.1, 2001).

D R Maddison, W P Maddison macclade (Sinauer Associates, Sunderland, MA), Version 4.0, 2000).

M Worobey Mol Biol Evol 18, 1425–1434 (2001).

D Martin, E Rybicki Bioinformatics 16, 562–563 (2000).

Z Yang, R Nielsen, N Goldman, A-M K Pederson Genetics 155, 431–449 (2000).

N Takezaki, A Rzhetsky, M Nei Mol Biol Evol 12, 823–833 (1995).

Z Yang, R Nielsen Mol Biol Evol 19, 908–917 (2002).

Z Yang Comput Appl Biosci 13, 555–556 (1997).

N Takahata, M Nei Genetics 124, 967–978 (1990).

J K Kelly, M J Wade J Theor Biol 204, 83–101 (2000).

B Knudesen, M M Miyamoto Proc Natl Acad Sci USA 98, 14512–14517 (2001).

J E Jurgenson, R L Bowden, K A Zeller, J F Leslie, N J Alexander, R D Plattner Genetics 160, 1451–1460 (2002).

A L Hughes, M Nei Nature (London) 335, 167–170 (1988).

T R Ioerger, A G Clark, T-H Kao Proc Natl Acad Sci USA 87, 9732–9735 (1990).

J Wu, S J Saupe, N L Glass Proc Natl Acad Sci USA 95, 12398–12403 (1998).

P S Schmidt, M D Bertness, D M Rand Proc R Soc London B 267, 379–384 (2000).

M J Muhitch, S P McCormick, N J Alexander, T M Hohn Plant Sci 157, 201–207 (2000).

T Lee, Y-K Han, K-H Kim, S-H Yun, Y-W Lee Appl Environ Microbiol 68, 2148–2154 (2002).

Thông tin
Thông tin xuất bản

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

Tập 99 Số 14

9278-9283

Thông tin tác giả