微生物所系统调查我国禾谷类作物镰刀菌病害，并更新镰刀菌属基因组生命树…

镰刀菌属(Fusarium)真菌广泛为害禾谷类作物，可引起小麦赤霉病、玉米穗腐病、水稻恶苗病等多种重要病害，并分泌多种真菌毒素，严重威胁粮食及食品安全，是全球重点防控的植物病原真菌。

近期微生物所蔡磊团队系统调查了我国禾谷类作物玉米、水稻、小麦相关的镰刀菌病害，初步揭示了其物种多样性及分布，发现了广泛存在的复合侵染现象，更新了镰刀菌基因组生命树，支持了镰刀菌属狭义属概念，明确了属内大部分物种的种间关系，具体简介如下。

团队近年通过启动公民科学计划，在全国上百位科技志愿者的协助下（表一）从我国27个省市自治区获得三百多份高代表性的禾谷类作物病害样品，获得2020株镰刀菌分离株（图1-2）。结合多基因与基因组系统发育、形态、寄主、病害特征，鉴定出43个物种，包括8个新种（图3），揭示了其地理及寄主分布（图4），发现多达56%的样品中存在多种镰刀菌复合侵染现象（图5A），提出“镰刀菌病原组（Fusarium Pathobiome）”概念。研究更新了镰刀菌在全球禾谷类作物上的新记录39条，在中国禾谷类作物上的52条，并通过致病性实验验证了18个可导致玉米茎基腐病的镰刀菌物种（图5B）。本研究新增来自40个种的基因组数据，构建了包括228个菌株、1001个单拷贝同源基因的镰刀菌及近缘属的基因组骨架树（绝大部分结点获得100% BP支持率），进一步支持了狭义的镰刀菌属概念（图3）。本研究为禾谷类作物镰刀菌病害的防控提供了重要的实验材料和基础科学数据。研究结果发表在真菌学领域著名期刊Studies in Mycology（2023, 104:87-148，IF=25.731），博士生韩士玲为论文第一作者。

除上述工作外，蔡磊团队自2010年起即开始广泛调查镰刀菌在各种寄主及环境中的物种多样性（Persoonia 2019，2022），包括本组发表的30个新种在内，团队已成功建立国际上多样性最高的镰刀菌资源库之一，欢迎国内外同行就镰刀菌进化基因组、群体遗传与分化、病原-寄主-微生物组互作、病原组与效应因子等相关领域开展合作。以上研究获得科技部科技基础资源调查专项，及中科院战略生物资源专项的资助。

表一：致谢参与镰刀菌多样性调查公民科学计划的科技志愿者

图1 禾谷类作物镰刀菌病害的典型病征

图2 在全国各地志愿者的帮助下收集禾谷类作物病害，采样区域遍及全国27个省市自治区

图3 基于1001个单拷贝同源基因的镰刀菌及相关属的系统发育骨架树及部分新物种的显微特征

图4 镰刀菌代表性菌株的系统发育关系及其在不同寄主及气候区的多样性分布

图5 A.普遍存在的镰刀菌复合侵染现象，B.对部分菌株的致病性验证

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