Die durch ein massives mobiles Element eingeführte Variantenvielfalt der Kopienzahl erleichtert die globale thermische Anpassung eines pilzlichen Weizenpathogens

Zusammenfassung Die Variantenvielfalt der Kopienzahl (CNV) kann die schnelle Evolution in sich ändernden Umgebungen vorantreiben. Bei mikrobielen Pathogenen ist eine solche Anpassung ein Schlüsselfaktor, der Epidemien und die Besiedelung neuer Nischen untermauert. Die genomischen Determinanten einer solchen Anpassung sind jedoch noch unzureichend verstanden. Hier untersuchen wir systematisch CNVs in einem großen Genomsequenzierungsdatensatz, der eine weltweite Sammlung von 1104 Genomen des Hauptweizenpathogens Zymoseptoria tritici umfasst. Wir fanden insgesamt eine starke purifizierende Selektion, die auf die meisten CNVs wirkt. genomische Abwehrmechanismen haben wahrscheinlich den Verlust von Genen über Episoden der kontinentalen Besiedelung beschleunigt. Lokale Anpassungen entlang klimatischer Gradienten wurden wahrscheinlich durch CNVs erleichtert, die die Produktion sekundärer Metaboliten und den Verlust von Genen im Allgemeinen beeinflussen. Eines der stärksten Loci für die klimatische Anpassung ist ein hochkonserviertes Gen der NAD-abhängigen Sirtuin-Familie. Der Sirtuin-CNV-Locus lokalisiert sich auf einem ~68-kb Starship-mobilen Element, das einzigartig für die Art ist und Gene trägt, die während der Pflanzeninfektion hoch exprimiert werden. Das Element hat wahrscheinlich die Fähigkeit zur Transposition verloren, was zeigt, wie die anhaltende Domestizierung von Nutzlast tragenden egoistischen Elementen zur auswählbaren Variation innerhalb von Populationen beitragen kann. Unsere Arbeit hebt hervor, wie bestehende Variationen in der Gene-Kopienzahl im globalen Maßstab ein wichtiger Faktor sein können, der klimatische und metabolische Anpassungen in mikrobielen Spezies antreibt.