综述：甘蔗鞭黑粉病菌的流行病学、病原基因组学及病理生理学见解

《Sugar Tech》：Insights on Epidemiology, Pathogenomics, and Pathophysiology of Sugarcane Smut Disease Caused by Sporisorium Scitamineum

本综述系统阐述了甘蔗鞭黑粉病（由Sporisorium scitamineum（S. scitamineum）引起）的流行规律与致病机制。文章聚焦病原菌通过担孢子（teliospores）经双极型担孢子（sporidia）结合形成双核菌丝（dikaryotic hyphae）侵染分生组织的特性，揭示了碳分配（carbon partitioning）转向蔗糖储存、生长素（auxin）动员及木质素（lignin）/转化酶（invertase）基因过表达等病理生理变化，并解析了效应因子（effectors）模拟植物信号肽的免疫逃逸策略。

　　

Abstract

甘蔗鞭黑粉病是由专性寄生真菌Sporisorium scitamineum（S. scitamineum）引起的全球性甘蔗栽培难题。该病原体可通过空气和种苗传播，定殖于甘蔗分生组织后诱导特征性鞭状结构（whiplike structures）的形成。在发病鞭状体中产生的担孢子（teliospores）能够侵染易感宿主。作为黑粉菌的独特特性，担孢子萌发产生担孢子（sporidia），其侵染依赖于双极型担孢子的结合，形成致病的双核菌丝（dikaryotic hyphae）。

病理生理学改变

病理生理学研究揭示了碳分配（carbon partitioning）和能量生产的改变，使蔗糖储存转向黑粉病孢子堆（smut sorus）的发育。在鞭状体出现期间，感染植株中出现显著的生长素（auxin）动员和激素失衡，这表明了感染过程中的转录重编程。此外，木质素（lignin）和转化酶（invertase）生物合成基因的过表达与病原体在易感宿主中的增殖阶段相关。

宿主-病原体相互作用

对宿主-病原体相互作用的研究揭示了真菌病原体效应因子（effectors）的参与，这些效应因子模拟植物信号肽以削弱免疫力并促进疾病发展。炎热潮湿的天气和其他参数（风、光强度、土壤类型）根据田间易感宿主的普遍程度促进疾病的引发和传播。

感染机制与流行病学

病原体通过空气和带菌种苗（sett-borne）传播，在甘蔗分生组织建立侵染，导致特征性鞭状结构的形成。产生的担孢子可引发新的感染循环。担孢子萌发产生担孢子，双极型担孢子的结合对于建立致病的双核菌丝至关重要。

效应因子生物学

研究表明，S. scitamineum的效应因子在宿主-病原体相互作用中发挥关键作用。这些效应因子能够模拟植物的信号肽，从而干扰宿主的免疫信号通路，削弱其防御能力，为病原体的定殖和疾病发展创造有利条件。