专性生物营养型白粉病病原菌分化过程中基因获得与丢失的动态变化

白粉病暴发可在园艺作物和谷类作物中造成毁灭性的减产。其致病菌为专性活体营养型真菌（Erysiphaceae，白粉菌科），其生存完全依赖活体植物寄主，并且仅从活的寄主组织中获取营养。尽管其危害显著，但感染双子叶植物的白粉病真菌的基因组资源仍然有限，从而限制了我们对不同白粉菌谱系中支撑其活体营养生活方式的效应子组成分化的理解。为此，我们分别对苹果白粉菌 Podosphaera leucotricha 和广义草莓/覆盆子白粉菌 P. aphanis sensu lato 的三个独立样本进行了测序和基因组组装。随后，将这些新获得的基因组与44个已公开的白粉菌科基因组联合分析，揭示了不同物种间效应子组组成存在显著差异。P. leucotricha 编码了迄今为止所有已测序白粉病病原中最大的预测效应子组，并在 RALPH 和 EKA 效应子家族中表现出显著扩张。相比之下，与其亲缘关系密切的 P. aphanis 所携带的效应子库则相对较小。总体而言，这些数据对“效应子扩张仅限于感染单子叶植物的白粉菌”这一主流观点提出了挑战。我们观察到，白粉菌属的分化伴随着基因家族的收缩，这与基因逐步丢失的模式一致。这一模式同样体现在那些通常于子囊菌中保守存在的基因的缺失上。综合来看，我们的研究结果凸显了活体营养适应对病原基因组所产生的对比鲜明的影响，即：一方面，与真菌保守基因的趋同丢失相伴；另一方面，病原效应子组则响应寄主免疫环境而发生多样化。

白粉病暴发可在园艺作物和谷类作物中造成毁灭性的减产。引起该病的专性活体营养真菌（Erysiphaceae，白粉菌科）完全依赖活体植物宿主存活，其营养获取也完全来源于活体宿主组织。尽管其危害显著，但感染双子叶植物的白粉病真菌的基因组资源仍然有限，这限制了我们对不同白粉病谱系中支撑其活体营养生活方式的效应子组分化的认识。

为解决这一问题，我们分别对Podosphaera leucotricha（苹果白粉病菌）和广义P. aphanis（草莓与覆盆子白粉病菌）的3个独立样本进行了基因组测序与组装。随后，将这些新获得的基因组与44个公开可获得的白粉菌科基因组联合分析，揭示了不同物种间效应子组组成存在显著差异。P. leucotricha编码了迄今所有已测序白粉病病原菌中规模最大的预测效应子组，并且在RALPH和EKA效应子家族中表现出显著扩张。相比之下，与其亲缘关系密切的P. aphanis仅携带相对较小的效应子库。

这些数据共同挑战了当前关于效应子扩张仅限于感染单子叶植物白粉病菌的主流观点。我们观察到，白粉病属间的分化与基因家族收缩相关，这与基因逐步丢失的模式一致。这一模式同样体现在那些通常在子囊菌中高度保守的基因的缺失上。总体而言，我们的研究结果突出了活体营养适应对病原菌基因组所产生的差异性影响，即一方面趋同地丢失保守真菌基因，另一方面病原菌效应子组则响应宿主免疫环境而发生多样化。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.05.730400v1?rss=1

🏷️ 白粉病真菌 比较基因组学 效应子家族 基因获得与丢失 活体营养适应 病原进化