クローン作物に対する世界的な脅威との闘い：バナナブラックシガトカ病原体pseudocercospora fijiensis（同義mycosphaerella fijiensis）ゲノム

DothideOmyceteの真菌Pseudocercospora fijiensis（以前：mycosphaerella fijiensis）によって引き起こされる黒いシガトカまたは黒い葉の縞模様は、世界中のバナナの最も重要な葉の病気です。効果的な宿主抵抗性がないため、この病気の管理には頻繁な殺菌剤アプリケーションが必要であり、バナナを生産するための経済的および環境コストを大幅に増加させます。ほとんどのバナナプランテーションでの毎週のアプリケーションは、世界中で疾患コントロールの故障を引き起こしている集団内の殺菌剤耐性株の急速な進化につながります。その非常に高い経済的重要性を考えると、P。fijiensisの2つの株がシーケンスされ、新しい遺伝的結合マップの助けを借りて組み立てられました。P. fijiensisの74-MBゲノムは、LTRレトロトランスポゾンによって大幅に拡張されており、ドチレオミセテ内で最大のゲノムとなっています。融解カーブアッセイは、Sigatoka Disease Complexの2人の密接に関連するメンバーであるP. EumusaeとP. Musaeのゲノムも拡大していることを示唆しています。P. fijiensisフィールド集団の電気泳動核型と分析の分析は、染色体長の多型と高い遺伝的多様性を示しました。中性マーカーを使用して遺伝的分化も検出され、研究された地理的スケールでの遺伝子流量が限られている強力な選択を示唆しています。殺菌剤で治療されたプランテーションにおける殺菌剤耐性の頻度は、未処理の野生型P. fijiensis集団の頻度よりもはるかに高かった。Cladosporium fulvum avr4エフェクターであるPfavr4のホモログは、P。fijiensisゲノムで特定されました。精製されたPFAVR4タンパク質の耐性バナナ品種4の葉への浸潤は、過敏な反応をもたらしました。この結果は、カルカッタ4がPFAVR4を認識する未知の耐性遺伝子を運ぶことができることを示唆しています。DothideOmyceteゲノム構造全体の理解に加えて、P。fijiensisゲノムは、この病原体と闘うための殺菌剤治療スケジュールの開発とバナナ繁殖プログラムの効率を改善するのに役立ちます。

Black Sigatoka or black leaf streak disease, caused by the Dothideomycete fungus Pseudocercospora fijiensis (previously: Mycosphaerella fijiensis), is the most significant foliar disease of banana worldwide. Due to the lack of effective host resistance, management of this disease requires frequent fungicide applications, which greatly increase the economic and environmental costs to produce banana. Weekly applications in most banana plantations lead to rapid evolution of fungicide-resistant strains within populations causing disease-control failures throughout the world. Given its extremely high economic importance, two strains of P. fijiensis were sequenced and assembled with the aid of a new genetic linkage map. The 74-Mb genome of P. fijiensis is massively expanded by LTR retrotransposons, making it the largest genome within the Dothideomycetes. Melting-curve assays suggest that the genomes of two closely related members of the Sigatoka disease complex, P. eumusae and P. musae, also are expanded. Electrophoretic karyotyping and analyses of molecular markers in P. fijiensis field populations showed chromosome-length polymorphisms and high genetic diversity. Genetic differentiation was also detected using neutral markers, suggesting strong selection with limited gene flow at the studied geographic scale. Frequencies of fungicide resistance in fungicide-treated plantations were much higher than those in untreated wild-type P. fijiensis populations. A homologue of the Cladosporium fulvum Avr4 effector, PfAvr4, was identified in the P. fijiensis genome. Infiltration of the purified PfAVR4 protein into leaves of the resistant banana variety Calcutta 4 resulted in a hypersensitive-like response. This result suggests that Calcutta 4 could carry an unknown resistance gene recognizing PfAVR4. Besides adding to our understanding of the overall Dothideomycete genome structures, the P. fijiensis genome will aid in developing fungicide treatment schedules to combat this pathogen and in improving the efficiency of banana breeding programs.