基于田间病原基因组学的印度北部小麦条锈菌(Pst)小种鉴定与系统发育谱系解析

为应对小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst)持续进化对全球小麦生产的威胁，研究人员通过田间病原基因组学方法，系统分析了印度北部Pst小种分布及进化关系。研究鉴定出238S119等5个优势小种，发现Yr5/Yr10/Yr15/Yr24/YrSP抗性基因仍完全有效，并首次揭示该区域存在旁遮普、喜马偕尔和克什米尔3个Pst谱系，开发出8个可检测小种变异的KASP标记，为抗病育种和病害监测提供重要依据。

　　

小麦条锈病由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst)引发，这种气传性真菌病原体位列全球十大植物病原真菌，严重威胁小麦安全生产。针对Pst持续进化带来的防控挑战，研究团队对印度北部亚喜马拉雅区域的61份病叶样本展开研究，覆盖旁遮普(50份)、喜马偕尔邦(8份)和查谟-克什米尔(3份)等小麦主产区。

通过印度标准鉴别寄主体系对58份样本进行毒性分析，发现5个流行小种：238S119(占51.72%)、110S119(27.59%)、46S119(17.24%)、47S103和6S0。值得注意的是，所有小种均未突破Yr₅、Yr₁₀、Yr₁₅、Yr₂₄和Yr_SP基因的抗性防线，证实这些抗病基因仍是当前最有效的遗传屏障。

采用高通量转录组测序(RNA-seq)对23份田间样本进行分析，平均获得3177万条原始reads。基因组组装显示Pst平均基因组大小约45.10 Mb，包含7,587-249,571条contig，GC含量47.99%，N50值达749.87，BUSCO评估分数介于7.48%-94.90%。系统发育基因组学分析首次揭示印度北部存在三个地理谱系：旁遮普谱系、喜马偕尔谱系和克什米尔谱系，其中喜马偕尔谱系展现出最高遗传多样性。

研究团队验证了3个SSR标记和14个竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记的诊断效果，发现8个KASP标记能稳定区分不同小种。这些分子标记与毒性表型高度关联，可灵敏捕捉田间小种变异。该研究不仅绘制了印度北部Pst种群结构图谱，更建立了快速监测小种变异的分子工具，为小麦抗病育种和病害预警提供了双重保障。