原创解读 | MPMI |ZymoSoups: 一种高通量正向遗传学方法，用于快速鉴定小麦叶枯病菌中的毒性基因

摘要：小麦（Triticum aestivum）是一种重要的谷类作物，在全球粮食安全中发挥着至关重要的作用。然而，小麦生产面临着来自病原体的持续挑战，包括小麦叶枯病菌Zymoseptoria tritici，即小麦叶枯病 (STB) 的病原体。Z. tritici导

引言

小麦（Triticum aestivum）是一种重要的谷类作物，在全球粮食安全中发挥着至关重要的作用。然而，小麦生产面临着来自病原体的持续挑战，包括小麦叶枯病菌Zymoseptoria tritici，即小麦叶枯病 (STB) 的病原体。Z. tritici导致产量显著损失并降低谷物质量，给农民和农业产业带来了经济负担。因此，了解Z. tritici与小麦相互作用的动态以及病原菌毒性背后的遗传机制对于开发有效的策略来对抗这种破坏性疾病至关重要。小麦中已定位了超过 20 个赋予对该病原菌强大（基因对基因）抗性的基因座，但Z. tritici中赋予针对不同 R 基因毒性的相应基因仍然很大程度上是未知的。在本研究中，我们开发了一种快速正向遗传学方法，以鉴定使Z. tritici获得对先前抗性小麦品种毒性的基因。我们利用已知的Stb6和AvrStb6 之间的基因对基因相互作用作为概念证明，证明该方法在阐明对Z. tritici定性抗性的遗传基础方面的效率，以及快速鉴定该病原菌中其他目前未知的无毒基因的潜力。

结果

ZymoSoups方法原理

为了实现高通量筛选，本研究开发了 “ZymoSoups” 方法。该方法的核心在于混合池接种策略，即在同一生理空间内混合接种有毒和无毒孢子，模拟自然界中病原菌的复杂群体结构。实验结果表明，即使在大量无毒孢子存在的情况下，有毒孢子仍能在小麦叶片上成功侵染并产生病症，且疾病严重程度与有毒孢子比例呈剂量依赖性。通过将无毒力菌株IPO323（携带AvrStb6）与毒力菌株IPO88004以不同比例混合接种抗病小麦品种Cadenza，发现即使毒力菌占比低至1:500，仍能在叶片形成独立病斑。这证明了混合池接种方法的可行性，为后续高通量筛选奠定了基础。

毒力获得突变体的高效筛选

对66,000个紫外线诱变孢子进行两轮筛选，最终获得12个稳定表现毒力获得（GoV）表型的突变体。全基因组测序发现，所有完全毒力获得突变体中，AvrStb6基因均发生失活，失活方式包括基因完全缺失或引入提前终止密码子。这些结果明确证实，AvrStb6基因的失活是导致Z. tritici获得在Stb6抗性小麦品种上毒性的遗传基础。