2022年7月17日,西北農林科技大學作物病蟲害監測與治理團隊在國際著名學術期刊Molecular Ecology在線發表了題為“Diversity of Fusarium Community Assembly Shapes Mycotoxin Accumulation of Diseased Wheat Heads”的研究論文。該研究揭示了我國主要麥區內單個發病麥穗上鐮刀菌種群的多樣性,并進一步分析發病麥穗上鐮刀菌的多樣性與毒素積累之間的關系。胡小平教授為該論文的通訊作者,青年教師王強為論文的第一作者,碩士生宋瑞、生命學院范三紅副教授、美國奧本大學Jeffrey Coleman教授和英國國家農業研究所徐向明教授也參與了本項工作。
小麥赤霉病是世界各國麥區廣泛發生的毀滅性病害,在我國黃淮麥區以及長江中下游麥區發生最為嚴重。近年來,受耕作制度變革、全球氣候變化等因素影響,小麥赤霉病呈現頻發、重發趨勢且發生區域逐漸向北向西蔓延。赤霉病不僅能夠造成減產,更為嚴重的是其病原菌能夠產生多種真菌毒素,影響人畜健康。
小麥赤霉病是由多種鐮刀菌引起的病害,單個發病麥穗上鐮刀菌的多樣性及其與毒素積累間的關系尚未得到解析。該研究首先通過基因組比較分析找到鐮刀菌種間特異性的DNA區段,構建了鐮刀菌種水平上的DNA barcoding技術,配合高通量測序,分析了我國8個省份26個地區中578個發病麥穗上鐮刀菌種群的多樣性,發現亞洲鐮刀菌和禾谷鐮刀菌是我國麥區中赤霉病發生的兩種主要病原菌,分別分布在秦嶺-淮河的南北,兩種鐮刀菌的相對豐度按地理位置均出現梯度型分布。我國大部分地區的發病麥穗上含有多種鐮刀菌(最多的達到13種),但以1種鐮刀菌為主且相對豐度超過50%。
研究發現,隨著發病麥穗上鐮刀菌種類的多樣性增加,DON、15Ac-DON和ZEN毒素的含量顯著降低,但NIV毒素含量明顯增加,病穗上鐮刀菌的多樣性對不同毒素的積累具有顯著性的影響。
該研究得到了科技部國際合作項目(KY202002018)、博士科研啟動項目(Z1090121047)、陜西省特殊人才計劃項目、作物病蟲鼠害監測與防控項目和國家重點研發計劃項目(2018YFD0200402)等資助。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.16618