墨西哥药用植物帚状菊叶枯病病原鉴定及致病性研究

《Bone Reports》：Etiology of leaf blight of Chinese brush ( Baccharis conferta Kunth) in Mexico

本研究针对墨西哥传统药用植物帚状菊(Baccharis conferta Kunth)在自然公园发生叶枯病的问题，通过病原菌分离、形态学与分子鉴定及致病性验证，首次确定Arcopilus cupreus和Lophodermium pini-excelsae为致病菌，为药用植物病害防治提供了重要依据。

　　

在墨西哥的传统医学中，有一种名为帚状菊(Baccharis conferta Kunth)的植物扮演着重要角色。这种原生植物不仅是民间智慧的载体，更因其能产生具有药理活性的代谢产物，而被现代药学视为药物发现与开发的宝贵资源。然而，在2022年5月，研究人员在墨西哥的伊斯塔西瓦特尔-波波卡特佩特国家公园(Iztaccihuatl–Popocatepetl National Park)观察到令人担忧的景象：大量帚状菊植株出现了严重的叶枯病症状。经过初步评估，该病害的发病率高达80%，严重度也达到了12%，这意味着这种具有重要经济与药用潜力的植物资源正面临着严重的生存威胁。面对这一严峻问题，一个关键的科学疑问浮出水面：究竟是什么病原体导致了这场“绿色危机”？解答这个问题，对于保护这一药用植物资源、保障其可持续利用至关重要。

为了准确回答上述问题，研究人员开展了一项系统的病原学鉴定研究。他们从发病区域采集了具有典型症状的帚状菊病叶样本。在实验室中，通过标准的植物病理学方法，研究人员致力于从病组织中分离和纯化与病害相关的真菌。成功获得一系列真菌分离物后，他们首先根据菌落的形态特征将这些分离物划分为不同的形态型(morphotypes)。随后，为了进行深入鉴定，研究人员随机选取了其中一个代表性分离物，对其进行了一系列严谨的分析，包括培养性状的详细记录，以及基于DNA序列的分子鉴定。然而，分离到真菌并不足以证明它就是“元凶”。科学上要确定病原体，必须遵循柯赫氏法则(Koch's postulates)的原则，即验证其致病性。因此，本研究的关键一步是对该分离物进行致病性测定，以确认其能够引起与自然发病相同的叶枯症状。

本研究主要采用了以下关键技术方法：首先，从墨西哥伊斯塔西瓦特尔-波波卡特佩特国家公园的野生发病帚状菊植株上采集病叶样本；其次，通过组织分离法获得真菌分离物，并依据形态特征进行初步归类；再者，随机选取代表性菌株，结合其培养性状（形态学鉴定）和DNA序列分析（分子鉴定）进行物种鉴定；最后，通过接种健康帚状菊植株，验证候选病原菌的致病性，完成病原学确认的关键步骤。

病原菌的分离与形态学鉴定

研究人员从呈现叶枯症状的帚状菊病叶上成功分离到多种真菌。通过对这些分离物进行纯化培养和形态学观察，他们根据菌落形态、颜色、质地等特征将分离物划分为不同的形态型。这一初步分类为后续的精细鉴定奠定了基础。随后，研究者随机选择了一个代表性分离物进行深入研究，详细记录了其在特定培养基上的生长特性、菌丝和孢子（如果产生）的微观特征，这些形态学数据为病原菌的初步身份提供了重要线索。

病原菌的分子鉴定与物种确认

为了获得更精确的鉴定结果，研究采用了分子生物学技术。他们对所选的代表性分离物进行了DNA提取，并对其核糖体DNA内部转录间隔区(Internal Transcribed Spacer, ITS)等特定基因区域进行了PCR扩增和测序。将获得的DNA序列与国际基因数据库（如GenBank）中的已知序列进行比对分析。序列比对结果显示，该分离物与Arcopilus cupreus (L.M. Ames) X. Wei Wang & Samson 和 Lophodermium pini-excelsae S. Ahmad 的参考序列具有高度相似性。这一分子证据有力地支持了形态学观察的结果，最终明确地将引起帚状菊叶枯病的病原菌鉴定为Arcopilus cupreus和Lophodermium pini-excelsae这两个物种。

病原菌的致病性验证

遵循植物病理学的基本原则，研究人员进行了致病性测定以确认上述鉴定出的真菌是真正的病原菌，而非仅仅是病组织上的腐生菌或次生侵染者。他们将纯培养的Arcopilus cupreus和Lophodermium pini-excelsae菌株接种到健康的帚状菊植株上，并设置适当的对照（如接种无菌培养基的植株）。在适宜的条件下培养一段时间后，观察发现接种了病原菌的植株出现了与田间自然发病完全一致的症状，而对照植株则保持健康。这一结果成功地再现了病害过程，满足了柯赫氏法则的要求，从而确凿地证明了Arcopilus cupreus和Lophodermium pini-excelsae是导致帚状菊叶枯病的致病菌。

本研究通过系统的病原学调查，首次报道了Arcopilus cupreus和Lophodermium pini-excelsae是引起墨西哥野生帚状菊叶枯病的病原真菌。这一发现具有多重重要意义。首先，它明确了该病害的病因，为后续制定针对性的监测和防治策略提供了科学依据，有助于保护这一重要的药用植物资源，避免因病害流行造成经济损失和生物多样性丧失。其次，这是关于Arcopilus cupreus和Lophodermium pini-excelsae这两种真菌能够侵染帚状菊并引起叶枯病的全球首次正式记录，丰富了人们对病原菌宿主范围的认识，填补了该领域的一项知识空白。此外，该研究也展示了经典植物病理学方法（病原分离、形态鉴定、致病性测定）与现代分子技术（DNA条形码）相结合在准确、快速鉴定植物病原物方面的有效性和重要性。对于依赖帚状菊进行传统医药实践和未来药物开发的领域而言，这项研究无疑是一项重要的基础性工作，为其可持续利用提供了植物保护层面的保障。