小麦基因型对小麦叶斑病菌（Zymoseptoria tritici）的特异性抗性研究

《Scientific Reports》：Specific resistance in wheat genotypes to leaf blotch (Zymoseptoria tritici)

本研究针对埃塞俄比亚小麦叶斑病（Zymoseptoria tritici）抗性资源匮乏的问题，通过温室实验评估了54个小麦基因型对6个病原小种的抗性。研究发现16个病原小种特异性抗性、70个广谱抗性互作，鉴定出54ISBWSN(018)等广谱抗性基因型，聚类分析显示45.4%的抗性变异度。该研究为小麦抗病育种提供了重要种质资源，证实了小麦-叶斑病菌病理系统中存在"微效基因-微效基因"互作机制。

　　

在埃塞俄比亚的麦田里，一种名为Zymoseptoria tritici的真菌正悄然威胁着粮食安全。这种引发小麦叶斑病的病原菌具有长达8-11天的潜伏期，初期仅在叶片形成小型褪绿斑，后期则发展为严重的坏死病斑。据研究记载，该病害在法国曾造成40%的严重感染，在埃塞俄比亚主要产区导致25%-82%的产量损失，每年给欧洲农民带来数亿英镑的防治成本。面对如此严峻的形势，选育抗病品种成为最经济环保的解决方案，但当地对小麦基因型与病原菌互作机制的研究却十分有限。

为破解这一难题，埃塞俄比亚农业研究所的Girma Ababa团队在《Scientific Reports》上发表了突破性研究。研究人员采用温室实验设计，将54个来自国际小麦筛选计划的小麦基因型与6个当地病原小种进行互作研究，通过完全随机区组设计获得330个处理组合。实验采用孢子悬浮液接种法，在控制温度（20°C/17°C昼夜）和湿度（90%）条件下培养，于接种21天后测定坏死斑和分生孢子器覆盖率两项关键指标。

关键技术方法包括：采用单孢分离法纯化病原菌，设置107孢子/毫升的接种浓度，利用最小显著差法（LSD）判定抗感反应，并基于欧氏距离进行层次聚类分析。所有数据均通过SAS 9.3软件进行广义混合模型（GMM）方差分析，确保结果的统计学可靠性。

小麦-叶斑病菌互作特征

方差分析显示，基因型、病原小种及其互作对病害严重度均达到极显著水平（p<0.01）。在330个互作组合中，鉴定出152个有效互作，其中16个表现为病原小种特异性抗性（垂直抗性），70个为广谱抗性，66个为感病反应。这一发现证实了埃塞俄比亚Z. tritici种群存在明显的生理专化性。

基因型抗性表现

抗性阈值分析表明，23个基因型（42%）对至少两个病原小种表现抗性。特别值得注意的是，54ISBWSN(018)对所有6个小种均表现抗性，54ISBWSN(113)对5个小种表现抗性，展现出卓越的广谱抗性潜力。携带Lb7基因的对照品种Estanzuela Federal对5个小种表现感病，仅对1个小种呈中度感病，说明该抗性基因在当地已丧失有效性。

基因型聚类特征

基于平均病害严重度的聚类分析将55个基因型划分为25个群组，显示出45.4%的抗性变异度。其中第4和第8群组各包含6个基因型，占群体11%。研究发现21Eeit(027)、41ESWYT(012)等基因型具有相似的抗性表现，而54ISBWSN(018)等基因型则因独特的广谱抗性被单独归类。

病原小种侵袭性差异

病原小种侵袭性分析表明，EtH-39和EtH-26小种最具侵袭力，坏死斑覆盖率分别达71.7%和64.5%。与之形成对比的是，EtH-25小种侵袭力最弱。这一发现为针对性防治策略制定提供了重要依据。

研究结论部分指出，小麦对叶斑病的抗性既包括由单基因控制的定性抗性（幼苗抗性），也涉及多基因控制的定量抗性（成株抗性）。本研究通过"微效基因-微效基因"互作模型，证实了定量抗性中也存在病原小种特异性成分。这一发现颠覆了传统认为定量抗性具有广谱性的观点，对抗病育种策略具有重要启示意义。

讨论部分强调，与伊朗、欧洲等地研究相比，埃塞俄比亚小麦种质资源中蕴藏着独特的抗性基因。54ISBWSN(018)等基因型对高侵袭力小种EtH-39仍保持抗性，显示出巨大的育种应用潜力。同时，研究建立的病原小种鉴别体系和完善的抗性评价方法，为当地小麦叶斑病可持续治理奠定了坚实基础。

该研究不仅填补了埃塞俄比亚小麦-叶斑病菌互作研究的空白，更从理论层面深化了对植物-病原物协同进化机制的理解。所鉴定的抗性种质资源可直接用于育种实践，而建立的病原小种监测技术体系将为病害预测预报提供有力支撑。这项成果对保障东非地区粮食安全具有重要意义，也为全球小麦抗病育种提供了新的基因资源。