Comparative genomics identifies genetic markers linked to structural variations that differentiate Puccinia graminis tritici and secalis formae speciales
Comparative genomics identifies genetic markers linked to structural variations that differentiate Puccinia graminis tritici and secalis formae speciales
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比较基因组学鉴定了与区分小麦柄锈菌和特殊黑麦柄锈菌的结构变异相关的遗传标记
DOI：
10.1111/ppa.13890
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发表时间：
2024
期刊：
影响因子：
2.7
通讯作者：
Bryan A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bryan A
茎锈病是许多禾本科植物的严重疾病，包括小谷类斯台普斯如小麦、大麦、黑麦和黑小麦。Separateformae speciales（ff. spp.）致病真菌禾柄锈菌（Puccinia graminis）主要感染某些宿主植物属。然而，尽管这些分类细分，许多P. graminisff。spp.在遗传上太相似了，无法用现有的遗传标记来区分。对于那些感染谷物，这是特别具有挑战性的forP. graminisf。（Pgt.）和禾谷缢管蚜P. graminisf.（Pgs.）在本文中，我们利用了39个Pgt和Pgs分离株的新基因组数据，并确定了四个结构变异区域，用于设计四种简单的基于PCR的检测方法，以区分上述特殊形式。这些基因组区域在Pgt和Pgs分离株之间显示出大的存在/不存在变化，并且在共享的相邻区域内具有高度的序列保守性，从而促进引物设计。我们还证实了缺乏扩增的寄主植物属分析，其中包括评估的共同替代主机的Pgt和PGS，Berglovulgaris。禾本科牧草的准确分类。spp.在禾谷类作物附近，B. vulgaris的感染对于快速确定携带禾谷类根瘤菌接种物的植物特别有价值。最后，我们证明了这四个遗传标记的效用，正确区分遗传多样性阵列的Pgt和PGS分离株。这种策略现在可以很容易地应用于其他感兴趣的病原体，随着基因组资源继续迅速扩大，对农业生产力的许多关键生物威胁，这将具有越来越大的价值。
Stem rust is a serious disease of many gramineous plants including small grain staples such as wheat, barley, rye and triticale. Separateformae speciales(ff. spp.) of the causal fungus,Puccinia graminis, predominantly infect certain host plant genera. However, despite these taxonomic subdivisions, manyP.graminisff. spp. are genetically too similar to distinguish using existing genetic markers. For those infecting cereals, this is particularly challenging forP.graminisf. sp.tritici(Pgt) andP.graminisf. sp.secalis(Pgs). Herein we harnessed newly available genomic data for 39 Pgt and Pgs isolates and identified four regions of structural variation that were used to design four simple PCR‐based assays to distinguish the aforementionedformae speciales. These genomic regions display large presence/absence variation between Pgt and Pgs isolates, and yet a high degree of sequence conservation within shared neighbouring regions, facilitating primer design. We also confirmed lack of amplification in host plant genera analysed, which included assessment of the shared alternate host of Pgt and Pgs,Berberis vulgaris. Accurate classification ofP.graminisff. spp. infections onB.vulgarisis exceptionally valuable to rapidly define plants harbouringP.graminisinoculum when adjacent to cereal crops. Finally, we demonstrated utility of these four genetic markers to correctly distinguish a genetically diverse array of Pgt and Pgs isolates. This strategy could now be readily applied to other pathogens of interest, which will be of increasing value as genomic resources continue to rapidly expand for many key biotic threats to agricultural productivity.
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