炭疽菌和多主棒孢病菌是橡胶树重要的非专性寄生病原真菌。其中，由炭疽菌引起炭疽病是我国橡胶树常发“两病”之一，可危害嫩叶和老叶，导致叶片脱落和推迟割胶，严重影响干胶产量；而多主棒孢病菌引起的棒孢霉落叶病是仅次于南美叶疫病危害世界天然橡胶产业的第二大病害，广泛发生于东南亚、西非和拉丁美洲等植胶国。我国于2006年首次发现棒孢霉落叶病，目前该病已在海南、云南、广东等地的橡胶苗圃及部分开割树发生，潜在危害巨大。近期，中国热科院环植所在橡胶炭疽菌和多主棒孢菌基因组学及致害机理领域连续取得重要进展。

一、橡胶多主棒孢高质量参考基因组数据

多主棒孢Cas2/Cas5类群是我国橡胶树主要的致病种群，但一直缺乏高质量的参考基因组数据，环植所科技人员利用第三代单分子全基因组测序，首次获得了国内橡胶树多主棒孢病菌高质量全基因组序列。并通过比较基因组学，从外泌降解酶、次生代谢产物合成相关基因等方面，分析了多主棒孢Cas2和Cas5，及Cas1类群菌株之间的差异。研究发现了不同类型多主棒孢类群菌株在外泌植物细胞壁降解酶间存在明显差异，次生代谢产物合成相关基因，尤其是非核糖体多肽/聚酮类物质合成相关基因簇间差异最为显著。该结果表明，除已公认的Cassiicolin毒素外，橡胶多主棒孢病菌可能含有其它致病因子，如细胞壁降解酶和次生代谢产物等。该工作以“Genomic Characteristics and Comparative Genomics Analysis of Two Chinese Corynespora cassiicola Strains Causing Corynespora Leaf Fall (CLF) Disease”为题发表在Journal of Fungi上，环植所为第一单位，助理研究员李博勋及杨扬博士为共同第一作者，黄贵修研究员为通讯作者。该研究由国家重点研发项目（2019YFD1000500）和中央级公益性科研院所基本科研业务费项目（1630042020014）支持。

图1. 多主棒孢不同类群外泌蛋白基因及次代产物合成基因簇比较分析

二、橡胶炭疽菌高质量参考基因组数据

我国主要的橡胶树炭疽菌分为尖孢及胶孢两个类群，两者的致病症状显著不同，但由于缺少相关参考基因组数据，我国橡胶树炭疽致病机理解析及防治药剂上进展缓慢。环植所科技人员通过第三代单分子全基因组测序，获得了国内橡胶树尖孢复合种主要菌株Colletotrichum australisinense及胶孢复合种主要菌株Colletotrichum siamense的高质量参考基因组数据。并通过比较基因组分析，发现，橡胶胶孢炭疽菌比尖孢炭疽菌含有更多的CAZymes、CYP450以及次生代谢产物合成相关基因，其具有合成更加丰富次生代谢产物的基因组基础；但尖孢炭疽菌含有大量的Nep-1蛋白，该蛋白可刺激植物乙烯的分泌并导致叶片坏死。表明，胶孢炭疽和尖孢炭疽具有完全不同的致病方式，同时在基因组水平解析了不同类型炭疽病致病症状显著不同的分子基础。该工作以“Pathogenic Adaptations Revealed by Comparative Genome Analyses of Two Colletotrichum spp., the Causal Agent of Anthracnose in Rubber Tree”为题发表在Frontiers in Microbiology上，环植所为第一单位，刘先宝副研究员为第一作者，黄贵修研究员为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金项目（31571966）和农业部农业科学杰出人才项目（0316001）支持。

图2. 橡胶树尖孢和胶孢炭疽在CAZymes及NLPs蛋白比较分析

三、NLPs蛋白是橡胶树尖孢炭疽重要致病因子

NLPs蛋白是一类可导致植物细胞死亡的致病因子。环植所科技人员在全基因组数据的基础上，发现我国尖孢炭疽主要种Colletotrichum australisinense比其他尖孢炭疽菌含有更多的NLPs蛋白编码基因。为进一步鉴定NLPs蛋白在C. australisinense在橡胶致病中发挥的作用，利用异源表达的NLPs蛋白鉴定了对橡胶叶片的致死作用，发现CaNLP5和CaNLP9可有效导致橡胶叶片的萎蔫坏死，表明其参与了C. australisinense在橡胶叶片的致病过程，是重要的致病因子。该工作以“Characterization and necrosis-inducing activity of necrosis- and ethylene-inducing peptide 1-like proteins from Colletotrichum australisinense, the causative agent of rubber tree anthracnose”为题发表在Frontiers in Microbiology上，环植所为第一单位，刘先宝副研究员为第一作者，黄贵修研究员为通讯作者。该研究获得海南省自然科学基金项目（321RC621）支持。

图3. C. australisinense中NLPs蛋白聚类分析及致死作用分析

四、国内橡胶树尖孢炭疽种群结构分析

尖孢炭疽复合种是国内橡胶树炭疽病的重要致病菌，适宜条件下可爆发流行，导致橡胶嫩叶大范围落叶，严重影响割胶时间及产量，但尖孢复合种的种群结构尚未知。影响了新型防治方法及药剂的研制。环植所科技人员在17年不同植胶区尖孢炭疽菌株积累的基础上，对26个来自于海南、云南和广东的尖孢炭疽菌株进行了全基因组重测序，结合多位点序列分型，明确了我国橡胶树尖孢炭疽的种群结构。发现，我国橡胶树尖孢炭疽的主要种为C. australisinense，其次为C. bannaense，为新型防治方法及药剂的研制开发提供了菌株基础。该工作以“Genetic Diversity and Population Structure of Colletotrichum acutatum Species Complex from Rubber Trees in China”为题投稿Fungal Genetics and Biology上（已完成返修待发表），环植所为第一单位，刘先宝副研究员为第一作者，黄贵修研究员为通讯作者。该研究由国家重点研发项目（2019YFD1000500）资助。

图4. 中国橡胶树尖孢炭疽复合种种群结构

目前，环植所热带经济作物病害课题组已经在橡胶叶部病害真菌基因组学及致害机理领域取得重大突破。该课题组将进一步聚焦橡胶叶部病害真菌致病相关基因及毒素分子，定位导致橡胶树反复落叶的‘落叶因子’，为我国天然橡胶产业的生产安全及健康发展提供更坚实的保障。

文章链接如下：

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8235470/pdf/jof-07-00485.pdf

2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7385191/pdf/fmicb-11-01484.pdf

3. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2022.969479/full