基于MaxEnt模型预测番茄白绢病菌全球适生区分布及加纳风险评估

本研究针对土壤传播病原真菌Agroathelia rolfsii（原Sclerotium rolfsii）引起的番茄白绢病，采用MaxEnt模型模拟当前及未来（2030-2070年）气候情景下全球适生区分布，特别聚焦加纳高风险区域。结果表明：最湿月降水量（BIO13，31.6%）等4个环境变量主导分布预测；加纳持续呈现高适生性，未来适生区将向西北扩张。该研究为全球范围病害监测、检疫政策制定及气候智能型农业提供科学依据。

　　

番茄（Solanum lycopersicum L.）作为全球重要的经济作物，年产量超过1.9亿吨，种植面积达500万公顷以上。其富含类胡萝卜素、维生素和糖生物碱等活性成分，具有抗氧化、抗炎和抗突变特性，在膳食结构和农业经济中占据关键地位。然而番茄生产长期受到生物和非生物因素的双重威胁，其中由土壤传播真菌Agroathelia rolfsii（原Sclerotium rolfsii）引起的白绢病尤为突出，可导致田间产量损失高达60%，年均经济损失估计达1000-2000万美元。该病原菌通过菌核在土壤中长期存活，侵染植物茎基部引发坏死性腐烂和萎蔫，适宜在27-35°C高温、酸性土壤和70%中等土壤湿度条件下暴发流行。

随着气候变迁加剧，温度上升、降雨模式改变和干旱期延长正显著影响病原物地理分布。加纳作为西非番茄主产国，农业系统面临的气候风险持续升级，亟需科学评估病原菌适生区变化以制定针对性防控策略。以往研究缺乏对A. rolfsii全球分布的系统模拟，更未见针对加纳的专项风险评估。本研究首次应用最大熵模型（MaxEnt）整合全球546个发生点数据与19个生物气候变量，模拟当前及未来（2030/2050/2070年）SSP1-2.6（乐观）和SSP5-8.5（悲观）情景下病原菌适生区动态，为全球特别是加纳地区提供病害预警和管控依据。

研究采用多源数据整合技术，包括2023-2024年加纳沃尔特、大阿克拉等地区的实地调查采样，结合GBIF、CABI等全球数据库的病原菌发生记录；环境变量筛选通过VIF（方差膨胀因子）检验消除多重共线性，最终保留9个关键生物气候变量；模型构建使用MaxEnt 3.4.4平台，采用线性-二次-乘积-铰链（LQHP）特征组合和正则化乘数1的参数配置，通过10折交叉验证和AUC值评估模型精度；未来预测基于MIROC-6气候模型和IPCC AR6的两种SSP情景。

模型性能与环境变量贡献

模型表现出极高预测精度（AUC=0.999），杰克尼夫检验显示最湿月降水量（BIO13，31.6%）、最干季度平均温度（BIO9，28.3%）、等温性（BIO3，16.5%）和最干月降水量（BIO14，8.5%）是主导分布的关键因子。响应曲线表明病原菌适生性随最湿月降水量增加而上升，在最干季度平均温度30°C时达到峰值。

当前全球适生区分布

当前高适生区集中分布于热带和亚热带地区，包括南亚、东南亚、中美洲、南美洲部分区域和撒哈拉以南非洲。加纳全境呈现高适生性，其中沃尔特、东部、阿散蒂等南部及中部农业生态区风险最高。

SSP1-2.6情景下未来适生区变化

2030年适生区在南美洲、东南亚持续扩张，加纳保持高风险；2050年西非适生区向北延伸；至2070年加纳高适生区向西北方向迁移，几内亚草原带（北部、上东部/西部）风险显著升高。

SSP5-8.5情景下未来适生区变化

高排放情景下适生区扩张更显著：2030年美洲、亚洲新增适生区；2050年北美、欧洲部分地区转为适宜；2070年加纳南部持续高适生，但全球范围出现适生区收缩与扩张并存格局。

研究结论强调，A. rolfsii的分布主要受降水格局和温度波动调控，未来气候变迁将导致适生区向高纬度迁移。加纳作为持续高风险区，需优先建立病原菌监测网络、推广抗病品种和生物防治（如木霉属Trichoderma spp.）技术。本研究首次提供全球尺度白绢病菌风险评估框架，局限性在于未整合土壤类型、耕作方式等微观因子，且未采用多模型集成预测。建议后续研究纳入农业管理措施和社会经济驱动因子，通过多模型耦合提升预测可靠性，为构建气候韧性植物保护体系提供支撑。

该成果于2025年发表于《Scientific Reports》（第15卷，第34034期），由加纳克瓦米恩克鲁玛科技大学、巴西联邦大学、美国华盛顿大学等机构合作完成，为联合国可持续发展目标中的零饥饿和气候行动提供了关键科学支撑。