[郭志鴻] 台灣日日春葉片黃化病植物菌質體的基因體分析

發稿時間:2019-10-02

日日春因植物菌質體感染而誘發的花器綠化(黃色箭頭標示處)。照片由台大林長平老師提供。出處:Cho et al. (2019) Front Microbiol. DOI: 10.3389/fmicb.2019.02194

植物菌質體(Phytoplasmas)為一群絕對寄生性細菌,並在農業上造成許多重大危害。由於這群細菌仍無法在實驗室中進行人工培養,因此相關研究進行極為困難。在本研究計畫中,本所郭志鴻老師實驗室團隊與台灣大學植物病理與微生物學系林長平老師合作,挑選在台灣本土採樣取得的兩株植物菌質體菌株進行全基因體定序,藉以探討這群細菌在族群及物種間的遺傳變異。結果發現雖然這兩株菌株分別取自桃園市大園區的日日春以及宜蘭的三星蔥,且在這兩種植物宿主上造成不同的病徵,但此兩株菌株全基因體序列相似度高於99.9%,應被歸為相同物種。與世界上其他相關研究比較,例如郭老師團隊透過國際合作於2017年針對在巴西感染玉米的植物菌質體所進行的族群基因體學探討(https://doi.org/10.1093/aob/mcw213),這兩株台灣菌株間的遺傳歧異度相對較高,推論可能與適應不同植物宿主有關。在更深入的基因體學分析中,研究團隊則發現這群細菌與大多數絕對寄生性細菌不同,具有相當複雜的基因體演化史。例如不同植物菌質體物種之間曾經藉由可動遺傳因子的水平轉移而取得新的效應因子基因,藉以操弄植物宿主的基因表現。此外,在這兩株菌株的基因體中也發現大片段的染色體複製以及基因缺失。此類分子演化現象在真核生物中較為常見,但在細菌的基因體演化中卻相當罕見。

此研究成果發表於國際學術期刊Frontiers in Microbiology (https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02194),且被收錄於“Mollicutes: From Evolution To Pathogenesis”專題中(https://www.frontiersin.org/research-topics/9908/mollicutes-from-evolution-to-pathogenesis)。論文第一作者卓舒婷小姐為郭志鴻老師實驗室的專案經理。

Cho ST, Lin CP, Kuo CH* (2019) Genomic characterization of the periwinkle leaf yellowing (PLY) phytoplasmas in Taiwan. Frontiers in Microbiology 10: 2194. DOI: 10.3389/fmicb.2019.02194