[郭志鴻] 木質桿菌屬之基因體與致病基因分析 - IPMB | 植微所

Xylella fastidiosa是一種藉由媒介昆蟲傳播的植物病原細菌。

此物種可被細分為多個亞種，例如引起葡萄皮爾斯病(Pierce's disease) 的X. fastidiosa ... loading 關於本所 簡介 本所沿革 歷任所長 學術諮詢委員會 年輕學者委員會 獎項與榮譽 國內獎項與榮譽 國際獎項與榮譽 聯絡我們 保有個人資料檔案公開項目彙整表 研究領域 染色體及基因體學 植物與環境交互作用 植物與環境微生物學 細胞與發育生物學 人員 專任研究人員 兼任研究人員 退休研究員 研究技師 約聘人員與研究生 行政人員 紀念網頁 核心設施 生物資訊核心實驗室 基因體學技術核心實驗室 小分子代謝體核心實驗室 細胞生物學核心實驗室 電子顯微鏡實驗室 流式細胞儀實驗室 光學顯微鏡實驗室 蛋白質體核心實驗室 中央研究院植物基因組中心 中央研究院實驗植物核心溫室 中央研究院轉殖植物核心實驗室 學術活動 本所消息 學術演講 學生演講 研究成果 傑出人才講座 研討會 培訓計畫 中央研究院國際研究生學程 中研院及台大博士班學程 中研院植微所及中大研究生學程 中研院植微所及東吳大學研究生學程 中研院國際研究生學程暑期實習生計畫 中研院植微所暑期大學生培育計畫 中央研究院高中生命科學研究人才培育計畫 內部系統 植物學研究 相關連結 生命科學圖書館 科技部生命科學研究推動中心 中央研究院生物多樣性研究中心-植物標本館 財團法人楊祥發紀念教育基金會 首頁 學術活動 研究成果 [郭志鴻]木質桿菌屬之基因體與致病基因分析 發稿時間:2021-05-2117:10:23 Xylellafastidiosa是一種藉由媒介昆蟲傳播的植物病原細菌。

此物種可被細分為多個亞種，例如引起葡萄皮爾斯病(Pierce'sdisease)的X.fastidiosasubsp.fastidiosa，引起柑桔斑駁黃化病(citrusvariegatedchlorosisdisease)的X.fastidiosasubsp.pauca，以及引起夾竹桃葉緣焦枯病(oleanderleafscorchdisease)的X.fastidiosasubsp.sandyi等，對美洲及歐洲的農業與生態造成重大危害。

由於這群病原菌的重要性，相關的研究受到相當的重視，尤其基因體學更是了解這些難以培養之細菌的重要工具，在近年來有相當蓬勃的發展。

然而之前的相關研究主要著重於探討各亞種之間或是各亞種之內的遺傳變異與演化，缺乏在物種間或是更高的分類位階進行探討。

研究者面臨的主要限制在於X.fastidiosa長久以來一直是木質桿菌屬(Xylella)內唯一的物種，因此無法進行同屬內不同物種的比較。

而其演化上最接近的黃單胞菌屬(Xanthomonas)基因體結構與序列都極為不同，且確切的親緣關係又有爭議，因此難以進行跨屬之間的分析並得到重要的生物學發現。

在台灣與木質桿菌屬相關的研究方面，主要是在海拔1,200公尺以下的橫山梨自1980年左右起受到梨葉緣焦枯病(pearleafscorchdisease)的危害，發生率達5-43%。

此重要病害於1990年被確認病因，而病原則於初期被鑑定為X.fastidiosa。

然而後續研究發現此病菌為台灣特有的新種，並於2016年將其正式命名為Xylellataiwanensis，成為木質桿菌屬內第二個物種。

為利用這個難得的材料深入探討木質桿菌屬內物種間的遺傳變異，本所郭志鴻老師與國立臺灣大學昆蟲學系蔡志偉老師及農委會農業藥物毒物試驗所蘇秋竹博士團隊合作，共同完成台灣木質桿菌模式菌株的全基因體定序，並與其他黃單胞菌科(Xanthomonadaceae)內的相近物種進行比較分析。

結果發現木質桿菌屬確實是由黃單胞菌屬內經基因體縮減演化而來，且與野油菜黃單孢菌(Xanthomonascampestris)所代表的支序群親緣較近，而與白紋黃單胞菌(Xanthomonasalbilineans)所代表的支序群親緣較遠。

在木質桿菌屬內的詳細親緣分析則證實X.fastidiosasubsp.pauca為X.fastidiosa種內第一個分化出來的基位亞種(basalsubspecies)。

若考慮整體基因內容，X.taiwanensis與X.fastidiosasubsp.sandyi最為相似，而兩者的宿主範圍皆較為狹隘。

在致病基因的比較上，木質桿菌屬內各演化分支在與分泌系統及代謝相關的基因之遺傳變異度最低，而與黏附素、水解酵素、及毒素-抗毒素系統相關的基因之遺傳變異度則最高。

依此發現，推論這些基因可能受到天擇的影響最大，也因此可作為未來進行分子遺傳實驗的優先候選基因以進一步了解這些病原菌與植物互動的分子機制。

WengLW#,LinYC#,SuCC,HuangCT,ChoST,ChenAP,ChouSJ,TsaiCW*,KuoCH*(2021)CompletegenomesequenceofXylellataiwanensisandcomparativeanalysisofvirulencegenecontentwithXylellafastidiosa.FrontiersinMicrobiology12:684092.DOI:10.3389/fmicb.2021.684092[bioRxivpreprintDOI:10.1101/2021.03.08.434500]#Equalcontribution. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.684092