联合群体全基因组关联分析鉴定PROX2为猪总乳头数变异的候选基因

《Agriculture》：Combined-Population GWAS Identifies PROX2 as a Candidate Gene Associated with Total Teat Number Variation in Pigs Haoran Shi, Xiaoyue Zhang, Lin Chen, Bin Yang, Sihan Liu, Guangming Li and Yang Liu

　　

叶鞘褐斑病是墨西哥锡那罗亚州甜玉米（Zea maysL.）的一种新兴病害，其病因未明。本研究旨在鉴定该病的致病因子，并评估其在商品甜玉米杂交种上的致病性。研究人员从商业田块的有症状叶鞘中分离出细菌菌株，通过生化特征分析（API 50CHB/E）、替代寄主（马铃薯、洋葱、芹菜）致病性测试和分子分析（16S rRNA与recA基因测序及系统发育重建）进行鉴定。通过温室接种四个甜玉米杂交种验证了致病性和毒力。菌株为革兰氏阴性杆菌，基于生化特征和分子数据（16S rRNA + recA相似性99%；在B. gladioli进化枝内聚类）被鉴定为Burkholderia gladioli。温室试验中，菌株在所有测试杂交种的叶鞘上均诱发了褐斑病斑，重现了田间症状，符合科赫氏法则。本研究是B. gladioli作为墨西哥甜玉米叶鞘褐斑病病原的首次报道。该病原的广泛寄主范围表明其可能成为该地区园艺作物的新兴威胁。

论文解读文章

一、研究背景、问题与目的

甜玉米是重要的全球性作物，但在墨西哥锡那罗亚州，一种叶鞘褐斑病在近四个生长季中出现，病因不明。该病症状表现为叶鞘基部的浅褐色至暗褐色病斑，后期可发展为带有红褐色边缘的稻草色至白色病斑。虽然当前病害造成的损失尚不严重，但明确病原体对防范其潜在威胁至关重要。已知甜玉米易受多种真菌和细菌病害影响，而叶鞘褐斑病是锡那罗亚州未被充分认识的新病害。因此，本研究旨在：（1）利用生化、生理和分子技术鉴定与该病相关的细菌种类；（2）在实验室内和温室条件下测定该细菌在替代寄主及甜玉米杂交种上的致病性。该研究发表于《Agriculture》期刊，首次明确了锡那罗亚州甜玉米叶鞘褐斑病的病原体，为后续的病害监测与管理提供了科学依据。

二、主要关键技术方法

研究人员在2023-2024生长季从墨西哥锡那罗亚州胡安·何塞·里奥斯和阿霍梅市的商业甜玉米田采集了有症状的叶鞘样本，采用“五点”取样法评估了发病情况，并通过标准程序分离细菌菌株。从最初的33个分离株中，依据菌落形态、革兰氏染色和KOH拉丝试验，筛选出代表性菌株A和D进行深入研究。关键实验包括：利用API 50CHB/E试剂条进行生化鉴定；在烟草叶片上进行过敏性反应测定；对16S rRNA和recA基因进行PCR扩增和系统发育分析；在实验室条件下评估菌株在切片马铃薯、洋葱和芹菜上的致腐能力；在温室条件下，对四个甜玉米杂交种（‘Accentuate’, ‘8909MRW’, ‘1760MR’, ‘BSS1075’）进行接种致病性测试，并通过重新分离病原验证科赫氏法则。数据分析采用了Levene检验、Shapiro-Wilk检验、Kruskal-Wallis检验和Wilcoxon符号秩检验等统计方法。

三、研究结果

3.1 发病率与分离结果

在收获期，病害发病率为45%至50%，病斑大小在叶鞘上为长2-4.5 cm，宽0.5-1.5 cm。从9个商业田块中共获得33个细菌分离株，通过初步致病性测试筛选出病原性菌株，最终选定菌株A和D用于后续研究。

3.2 生化与生理特征

菌株A和D均为革兰氏阴性杆菌，KOH拉丝试验阳性，在营养琼脂上产生黄色扩散性色素，可诱导烟草过敏性反应。API 50CHB/E测试结果与已知的B. gladioli特征高度吻合，仅在部分碳源利用上存在菌株间差异。

3.3 马铃薯、洋葱和芹菜切片致病性测试

菌株A和D均能在马铃薯切片上引起轻微的软腐，在白洋葱、紫洋葱和芹菜切片上引起更明显的软腐，并在所有三种寄主组织上产生黄色扩散性色素。

3.4 分子鉴定

菌株A和D的16S rRNA和recA基因序列与B. gladioli参考序列的相似性均为99%。基于16S + recA基因联合数据集的系统发育分析（最大似然法和贝叶斯推断法）表明，菌株A和D与多个B. gladioli模式菌株聚类在一个高支持度的进化枝中，这从分子层面确认了菌株的身份。

3.5 甜玉米叶鞘致病性测试

在温室中，菌株A和D均能在所有四个测试的甜玉米杂交种的叶鞘上诱发褐斑症状，症状与田间观察相符。统计分析显示，菌株A和D引起的叶鞘病斑面积（LSDA）无显著差异。不同甜玉米杂交种对细菌侵染的敏感性也无显著差异，表明在测试条件下所有杂交种均等感病。研究人员从发病组织中重新分离出细菌，其培养、生化和分子特征与原接种菌株一致，满足了科赫氏法则。

四、讨论与结论

讨论总结：

本研究通过整合生化、生理、分子和致病性数据，确认了从锡那罗亚州甜玉米分离的菌株A和D为Burkholderia gladioli。与先前在墨西哥报道的导致普通玉米叶条纹和茎腐病的B. gladioli不同，本研究的菌株引起的症状局限于叶鞘，未侵染茎秆。B. gladioli具有广泛的寄主范围，能侵染多种经济作物，这表明其可能是该地区园艺作物的一个潜在新兴病原体。鉴于锡那罗亚州广泛种植普通玉米，且存在轮作，该病原体对主要作物的潜在经济影响值得关注。未来的研究应关注病原体的流行学条件、寄主范围及病害管理策略。

研究结论翻译：

本研究确定了B. gladioli是墨西哥锡那罗亚州甜玉米叶鞘上新出现的褐斑病的致病因子。鉴定通过多相方法得到证实，包括与该物种一致的生化特征、在替代寄主和甜玉米植株上的致病性测试，以及分子分析（16S rRNA + recA基因测序和系统发育推断）。该细菌在温室中成功重现了田间症状，符合科赫氏法则。这是B. gladioli在墨西哥甜玉米上引起该特定症状的首次报道，扩展了其作为植物病原体在墨西哥的记录寄主范围和地理分布。

鉴于该细菌的广泛寄主范围，包括该地区种植的经济作物如洋葱、大蒜和普通玉米，B. gladioli应被视为锡那罗亚州园艺生产的潜在新兴威胁。未来的研究应侧重于确定有利于病害发生的流行病学条件。