iScience：日本学者发现Pro1基因突变可导致稻瘟病菌雌性不育

性繁殖之谜:病原真菌失去性繁殖实为进化优势性繁殖与无性繁殖之争一直困扰科学家,因为相比无性繁殖,性繁殖需要双亲、更易感染疾病、且耗费更多能量。然而,日本学者最近在水稻病原真菌中发现了一项有趣现象,为这一谜题提供了新的视角。

Pro1 蛋白的功能失常会加强无性繁殖模式，从而通过导致雌性不育为稻瘟病菌提供 "健康优势"。资料来源：东京理科大学 Takashi Kamakura

稻瘟病菌是一种可引起水稻稻瘟病的严重病原真菌,世界范围内对水稻产量造成巨大破坏。其感染周期从无性孢子着生水稻叶片开始,产生特化结构渗透叶肉组织,造成可见的叶斑病症。当条件适宜时,可产生分生孢子柄,释放更多无性孢子传播扩散。尽管无性繁殖是稻瘟病菌生命周期的主要驱动力量,但科学家已经证明其在实验室条件下可以进行性繁殖。然而,大多数自然分离株显示雌性不育。导致其丧失性繁殖的基因机制一直不明。

东京理科大学等日本科研团队最近发现了这一有利的雌性不育机制。他们发现编码mating相关基因调控因子的Pro1基因突变可导致稻瘟病菌雌性不育,且增加无性孢子释放量,但不影响致病力。Pro1突变也存在于可感染小麦的分离株中,提示小麦稻瘟病菌可能也发生了类似进化。研究还将扩展鉴定更多导致真菌雌性不育的基因。

该研究首次提供了证据,丧失雌性可能是这种植物病原菌的自适应进化优势。无性孢子释放增多有利于在野外传播扩散。这一发现也为研究无性繁殖菌类的多样性演化打开了新的视角。 

More information: Momotaka Uchida et al, Dysfunctional Pro1 leads to female sterility in rice blast fungi, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.107020

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