植物维管束病原菌进化：CRISPR-Cas 系统缺失与基因组可塑性及毒力基因增强的关联

为探究细菌如何进化为高度适应特定生态位的病原体，研究人员对 94 株野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）进行泛基因组比较。结果发现，侵染维管束的致病变种（pathovar）在进化中丢失了 CRISPR-Cas 系统，基因组可塑性和毒力因子增加。该研究揭示了 X. campestris 进化的关键步骤。

　　在传染病研究领域，一个关键问题是细菌如何进化成为具有高效宿主感染策略、高度适应特定生态位的病原体。植物致病细菌野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）可细分为不同的致病变种（pathovar），它们占据同一植物叶片的两个不同生态位：维管束和叶肉组织。通过对 94 株野油菜黄单胞菌分离株进行泛基因组比较，研究人员发现，侵染维管束的致病变种在一个单系分支中出现，与祖先致病变种相比，它失去了 CRISPR-Cas 系统，基因组可塑性和毒力因子（如 III 型效应蛋白）有所增加。此外，研究表明，属于祖先致病变种的分离株的 CRISPR 间隔区（spacer）与在黄单胞菌种群中传播的质粒相匹配，这些质粒编码大量转座子和毒力因子，这意味着 CRISPR-Cas 系统限制了基因流向该致病变种。事实上，实验证明，携带 CRISPR-Cas 系统的分离株对质粒的摄取减少。基于这些数据，研究人员提出，CRISPR-Cas 系统的缺失是野油菜黄单胞菌进化中的关键一步，它促进了基因组动态变化的增加，推动了适应维管束环境的野油菜黄单胞菌致病变种 campestris 的出现，而该致病变种是十字花科作物的主要病原体。