イネに寄生する根節線虫2種の密接な関連性と東南アジアにおける最近の拡大について

On the Close Relatedness of Two Rice-Parasitic Root-Knot Nematode Species and the Recent Expansion of in Southeast Asia.

• Guillaume Besnard
• Ngan Thi-Phan
• Hai Ho-Bich
• Alexis Dereeper
• Hieu Trang Nguyen
• Patrick Quénéhervé
• Jamel Aribi
• Stéphane Bellafiore

抄録

は、世界の農業を深刻な脅威にさらしている多産性の減数分裂性近親遺伝性根節線虫（RKN）である。この線虫の起源、ゲノム構造、種内多様性については、ほとんど理解されていない。このような情報があれば、この線虫がどのようにして様々な環境下でイネに被害を与えるのか、より良い知見を得ることができるだろう。核内リボソームDNA（nrDNA）に関するこれまでの研究では、生殖様式や地理的分布が異なるにもかかわらず、線虫とイネの間には密接な系統的関係があることが示唆されていた。この2種の進化の歴史を明らかにし、分子的な異種間の多様性を探るために、我々は世界各地の集団から分離された12種と、南米から分離された2種の .com のゲノム配列を解析した結果、両種はヘテロ接合部位の割合が高く（約1～2％）、これまでに報告されたことのない分裂性減数分裂性同属性RKNであることが明らかになった。また、これらの解析は、各種において、二倍体と三倍体に対応する明確な多倍体レベルを示していることを示している。また、ミトコンドリアゲノムと3つの核ゲノム配列の系統解析から、これら2種の間には密接な関係があることが確認された。 さらに、これら12株の分離株と中国で発表された分離株を比較したところ、系統的には情報が得られない15の多型のみが明らかになった。8つの変異型が区別され、最も一般的な変異型はアジアとアメリカの遠方の集団で共有されていた。この低い種内多様性は、系統地理学的シグナルの欠如と相まって、最近の世界的な菌種の拡大を示唆している。

is a facultative meiotic parthenogenetic root-knot nematode (RKN) that seriously threatens agriculture worldwide. We have little understanding of its origin, genomic structure, and intraspecific diversity. Such information would offer better knowledge of how this nematode successfully damages rice in many different environments. Previous studies on nuclear ribosomal DNA (nrDNA) suggested a close phylogenetic relationship between and , despite their different modes of reproduction and geographical distribution. In order to clarify the evolutionary history of these two species and explore their molecular intraspecific diversity, we sequenced the genome of 12 isolates, representing populations of worldwide origins, and two South American isolates of . -mer analysis of their nuclear genome and the detection of divergent homologous genomic sequences indicate that both species show a high proportion of heterozygous sites (ca. 1⁻2%), which had never been previously reported in facultative meiotic parthenogenetic RKNs. These analyses also point to a distinct ploidy level in each species, compatible with a diploid and a triploid . Phylogenetic analyses of mitochondrial genomes and three nuclear genomic sequences confirm close relationships between these two species, with being a putative parent of . In addition, comparative mitogenomics of those 12 isolates with a Chinese published isolate reveal only 15 polymorphisms that are phylogenetically non-informative. Eight mitotypes are distinguished, the most common one being shared by distant populations from Asia and America. This low intraspecific diversity, coupled with a lack of phylogeographic signal, suggests a recent worldwide expansion of .