德国北部沙棘枯梢病真菌群落解析：Hymenopleella与Diaporthe的生态失衡主导作用

《Environmental Microbiome》：Hymenopleella and Diaporthe dominate the fungal community of dieback affected sea Buckthorn from Northern Germany

本研究针对德国北部沙棘（Hippophae rhamnoides）近年爆发的枯梢病，通过培养依赖性与非依赖性方法（ITS1测序）结合随机森林模型，首次系统解析病害相关真菌群落。研究发现症状植株中Hymenopleella与Diaporthe相对丰度显著升高，且真菌群落均匀度（Pielou's evenness）降低，表明病害与真菌群落失调（dysbiosis）密切相关。该研究为沙棘病害机制提供新视角，对生态保护与种植业可持续发展具有重要意义。

　　

近年来，德国北部的沙棘（Hippophae rhamnoides L.）种植区与自然栖息地遭遇了一场严重的枯梢病侵袭。植株出现萎蔫、枝干溃疡、叶片黄化及木质部褐变等症状，导致大面积死亡，对海岸带生态保护与沙棘产业造成双重打击。早在20世纪中期，类似病害已被记录，但病因始终未明，涉及土壤条件、气候压力、病原真菌复合侵染等多种假说。随着病害蔓延加剧，明确其微生物驱动机制成为当务之急。

为揭示沙棘枯梢病的真菌群落特征，Popp等人于《Environmental Microbiome》发表研究，首次整合培养分离与ITS1扩增子测序技术，结合随机森林机器学习模型，系统性对比了症状植株与无症状植株的真菌组成。研究发现，病害并非由单一病原引起，而是伴随真菌群落结构的整体失衡。症状植株中Hymenopleella hippophaeicola与Diaporthe spp.（如D. eres）相对丰度显著升高，且群落均匀度下降，指示少数菌群占据生态主导地位。相反，Capnocheirides在健康组织中富集，可能具有保护作用。该研究为理解木本植物病害的微生物生态机制提供了新范式。

关键技术方法概述

研究采集德国北部11处自然栖息地与9个种植园的104株沙棘样本（82株症状，22株无症状），通过表面消毒与培养法获得408株真菌分离株，并基于ITS1区域进行扩增子测序（Illumina MiSeq平台）。数据分析采用dada2去噪生成ASV（Amplicon Sequence Variant），使用phyloseq进行α多样性（如Pielou's evenness）与β多样性（Bray-Curtis PCoA）评估，并通过随机森林模型识别与症状相关的关键菌群。

研究结果

1. 真菌分离与群落特征

Hymenopleella在55%症状植株中分离频率最高，且全部鉴定为H. hippophaeicola；Diaporthe（主要为D. eres）在45%症状植株中检出。Alternaria、Aureobasidium等菌属在健康与病害组织中普遍存在，但丰度分布差异显著。

2. α与β多样性分析

症状植株的Pielou's evenness显著降低（P=0.003），表明群落优势度升高。PCoA显示样本按地理位置（30%方差解释）与症状状态（5%方差解释）显著分离，证实病害重塑了真菌群落结构。

3. 同一植株不同部位对比

对7株同时具症状与无症状部位的沙棘分析显示，Hymenopleella在症状区平均相对丰度达55.8%，而无症状区仅0.8%，Capnocheirides则呈现相反趋势，说明菌群失衡具局部特异性。

4. 随机森林模型识别关键菌群

Capnocheirides的ASV对症状分类贡献最高（MRI≥1%），其高丰度预示健康状态；Hymenopleella与Diaporthe则作为病害预测因子。模型同时确认地理位置与品种对群落组成的影响。

结论与意义

本研究通过多维度分析证实，沙棘枯梢病与真菌群落失调密切相关，Hymenopleella与Diaporthe的异常增殖是核心特征。尽管尚未通过柯赫氏法则验证其病原性，但二者在症状组织中的持续富集强烈提示其生态致病作用。研究还发现木质变色症状与群落多样性降低直接关联，为田间监测提供关键指标。该成果不仅深化了对沙棘病害机制的理解，更为木本植物微生态研究提供了技术整合范例，对全球气候变化背景下植物病害防控策略制定具有参考价值。