DNA序列曾被视作破解生物遗传密码的一把钥匙，伴随现代生物学研究的不断深入，科学家们逐渐认识到，通关密码不仅仅“藏”在DNA序列连接起的轨道上，同时还“镶嵌”在DNA修饰的“信号塔”上，犹如一个个高效而又精密的交通信号灯，指挥着生物有序运转。近日，卵菌DNA“信号灯”被南京农业大学作物疫病团队识破，团队首次解析了卵菌基因组DNA甲基化修饰的形成机制，并绘制了全基因组DNA的甲基化图谱，论文成果发表在国际权威学术期刊《基因组生物学》GenomeBiology（5年影响因子16.5）。

论文通讯作者、南京农业大学植物保护学院董莎萌教授告诉记者，原先对DNA的认识是相对平面化的，主要围绕核酸序列排布及其突变点等方面展开，犹如道路工人，关注的只是DNA“轨道”和“轨道”的“分岔路口”，到了后基因组时代，科学家们发现原来DNA上还存在着很多的标记，就像是轨道上竖立起的各种信号灯，告诉生物何时踩油门、何时踩刹车！这就是所谓的DNA修饰，我们的最新研究正是围绕卵菌一种核酸修饰分布以及调控机制展开。

卵菌包含有上百种威胁粮食安全和人类健康的致病菌，是一类有别于动植物和绝大部分微生物的独特真核生物，论文第一作者、南京农业大学植物保护学院博士生陈汉向记者介绍，这类病菌致病力强且变异快，常在较短时间克服农作物的品种抗性，环境适宜情况下极易爆发成灾，此次研究以重要农作物病原菌马铃薯晚疫病菌和大豆疫病菌为对象，系统性地开展了两种疫病菌基因组DNA上修饰的研究，并最终发现“信号灯”与卵菌的变异密切相关。

植物卵菌基因组中编码DNA甲基化酶

研究表明，6mA（腺嘌呤碱基A的甲基修饰）在疫霉菌中普遍存在，6mA的修饰酶则在卵菌中出现基因扩张，6mA修饰位点则往往与低表达基因共定位，并在转座子和基因组变异较快的区域富集，此外，部分转座子以及致病相关基因在6mA修饰酶的敲除突变体中更加活跃，这提示6mA修饰在植物卵菌的致病变异中具有潜在的重要功能。

董莎萌告诉记者，此次对于卵菌DNA精密“信号灯”的识别与破解，意味着未来可以通过紊乱信号灯的方法，“直击”卵菌进攻的“指挥系统”，破坏其作战效能。这将为其他农作物病虫害的精准防控提供重要依据，同时为新型农药的开发与设计提供了潜在的靶点。

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DNA甲基化修饰在卵菌基因组变异区域富集

表观遗传调控在卵菌致病力形成与变异中的作用长期以来被低估，一方面是因为人类对微生物变异机制的认识不足，另一方面，也受研究方案、技术方法、平台能力、仪器设备等多个因素所限。值得一提的是，南京农业大学主导的这项研究是通过跨学科、跨领域、跨平台汇聚优势资源后取得的重大突破。该校王源超教授、吴玉峰教授、顾婷婷副教授、叶文武副教授、马洪雨副教授、中国科学院巴斯德研究所江陆斌研究员和英国Sainsbury研究所SophienKamoun教授等专家也参与了本研究。研究得到了国家自然科学基金创新群体的资助。

据了解，南京农业大学作物疫病团队2018年以来已经陆续在《自然-通讯》Nature Communications、《e生命》eLife、《新植物学家》NewPhytologist等学术杂志发表多篇高水平研究论文。