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在十九世纪中期,一种对土豆有毁灭性作用的病菌被传到爱尔兰,短短几天之内,青葱茂盛的土豆地变成一片黑臭的垃圾场,引发大饥荒,上百万爱尔兰人被饿死。大约150万男女老幼背井离乡,渡海去了北美和澳洲。究竟是什么导致了这场饥荒?上百名研究人员正在找寻答案…
爱尔兰有句俗语:世界上只有两样东西开不得玩笑,一是婚姻,二是土豆。土豆开不得玩笑,是因为土豆已经成了爱尔兰人生命中不可或缺的粮食。然而在十九世纪中期,一种对土豆有毁灭性作用的病菌被传到爱尔兰,短短几天之内,青葱茂盛的土豆地变成一片黑臭的垃圾场,引发大饥荒,上百万爱尔兰人被饿死。大约150万男女老幼背井离乡,渡海去了北美和澳洲。
这场饥荒的罪魁祸首名为Phytophthora infestans,是一种类似真菌的霉菌,它通过风媒孢子而迅速传播,并在湿的叶子上发育,能在一个星期之内摧毁整一片土豆、西红柿或其他植物。到今天为止,它仍在严重影响着全世界的农业生产。据保守估计,每年因虫害而导致的土豆作物损失达67亿美元。为了更好地对付它,以减少土豆作物的损失,研究人员开始着手研究这种霉菌,鉴定负责感染的基因,当然,他们也在研究有抗性的基因。
这项研究工程浩大,汇聚了34个研究机构的近百名研究人员。他们对P. infestans的基因组进行了测序,发现其大小约为240 Mb,是蜂窝状染色体(chromalveolates)中最大最复杂的。他们利用了罗氏NimbleGen芯片的灵活设计,根据P. infestans的基因组序列信息,定制了一个基因表达芯片,它协助测定了生长阶段和感染阶段的基因水平改变。在NimbleGen基因表达芯片上所分析的~18000个基因中,近3%的基因在感染期间表达量升高2倍以上。其中一些基因属于过去就已知参与了感染的基因家族,如RXLR基因。了解P. infestans中负责土豆虫害的基因,并揭开它们的遗传密码,将有助于控制感染,提高农作物产量。
来自美国麻省理工和哈佛大学Broad研究院的Brian Haas(第一作者)谈到“NimbleGen的服务让我们鉴定出致病的主要基因。此外,我们还鉴定出很多所谓的效应基因,它们在发病过程中也很关键,过去因为片段小或结构特殊,一直很难研究”。
文章的通讯作者,Broad研究院基因组测序和分析项目的联合主管Chad Nusbaum补充道:“NimbleGen服务所产生的数据让我们能够及时地鉴定出这些基因,且费用上也很有竞争力。”(生物通 余亮)
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原文摘要:
Genome sequence and analysis of the Irish potato famine pathogen Phytophthora infestans
Nature 461, 393-398 (17 September 2009) | doi:10.1038/nature08358
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