中国葡萄酸腐病中酵母与果蝇物种多样性及其互作机制研究

《Microbial Ecology》：Diversity of Yeast and Drosophila Species Associated with Grape Sour Rot in China

本研究针对中国葡萄酸腐病防治中物种分布信息缺失的问题，通过分子鉴定技术对四大葡萄产区的酵母（26S rRNA D1/D2区）和果蝇（COI基因）进行多样性分析。首次揭示Hanseniaspora spp.（45.76%）、Starmerella bacillaris（23.62%）为优势酵母，Drosophila melanogaster（63.16%）为核心传播媒介，并发现地域-品种组合对微生物群落结构的显著影响，为靶向防治提供科学依据。

　　

葡萄园中悄然蔓延的酸腐病，正成为威胁中国葡萄产业的重要病害。这种由酵母和果蝇协同作用的复杂病害，会导致果实腐烂、汁液渗漏，显著降低果实糖酸比和风味品质。随着气候变化和栽培模式多样化，中国主要葡萄产区酸腐病发生规律呈现动态变化，但致病微生物的种类分布、地理格局及其与果蝇的互作机制尚不明确，严重制约了精准防治策略的制定。

为破解这一难题，中国农业科学院植物保护研究所联合新疆农业科学院的研究团队在《Microbial Ecology》发表最新研究，通过对全国四大葡萄产区（华北渤海湾、西北黄土高原、西南产区、中东部产区）12个省份的10个葡萄品种进行系统采样，采用DNA条形码技术对271株酵母和95只果蝇进行分子鉴定，首次绘制了中国葡萄酸腐病相关微生物生态图谱。

研究团队运用多项关键技术：通过26S rRNA D1/D2区测序鉴定酵母物种，利用COI基因条形码进行果蝇种类鉴定，采用邻接法构建系统发育树分析遗传多样性，并运用相关性热图揭示物种间互作网络。这些方法为解析微生物群落结构提供了可靠的技术支撑。

酵母遗传多样性分析

通过对271株酵母分离株的26S rRNA D1/D2序列分析，共鉴定出47个单倍型，核苷酸多样性（π）为0.17003，单倍型多样性（Hd）达0.8804。系统发育树显示Hanseniaspora属拥有15个单倍型，呈现最高的遗传多样性。

酵母物种组成与分布

在属水平上，Hanseniaspora（45.76%）、Starmerella（23.62%）和Saccharomyces（17.34%）为三大优势菌属。

种水平上，Starmerella bacillaris（23.62%）、Saccharomyces cerevisiae（17.34%）、Hanseniaspora opuntiae（17.34%）和H. uvarum（15.13%）为主要致病菌。地域分布显示，中东部和华北产区物种丰富度最高（11和10种），而西南产区仅发现2种。

果蝇物种组成

95只果蝇样本中鉴定出5个物种，黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）以63.16%的占比成为绝对优势种，且在四大产区均有分布。铃木氏果蝇（D. suzukii）仅存在于华北渤海湾产区。

物种间相关性网络

相关性分析揭示Hanseniaspora属内物种存在显著协同作用，而Pichia kudriavzevii、P. manshurica和Rhodotorula mucilaginosa则与其他酵母呈负相关。更重要的是，黑腹果蝇与Hanseniaspora spp.呈现显著正相关，证实了二者在病害传播中的协同关系。

研究表明，中国葡萄酸腐病微生物群落结构既遵循全球普遍规律，又具有鲜明的地域特色。Hanseniaspora和Starmerella作为核心致病菌，通过产生挥发性物质吸引果蝇，而果蝇通过取食和产卵活动传播酵母，形成协同循环。研究还发现葡萄品种特性（如果皮厚度、含糖量）与特定酵母菌群存在显著关联，如"夏黑"葡萄易感H. opuntiae和S. cerevisiae，而"巨峰"则更易感染S. bacillaris。

该研究首次系统阐明了中国葡萄酸腐病微生物群落的地理分布规律和种间互作网络，为建立基于地域-品种特异性的靶向防治体系提供了理论依据。未来研究可重点关注酵母代谢产物对果蝇的吸引机制，通过干扰种间互作开发新型生态调控策略。