《Physics of Life Reviews》：Multi-locus analysis of genetic diversity and haplotype structure in
Sarocladium spp. causing rice sheath rot in India
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稻瘟病菌Sarocladium种群在印度卡纳塔克邦的遗传多样性及分子特征研究，通过形态学、文化特性及ITS、RPB2、Actin三基因分子鉴定，确认21株S. oryzae和12株S. attenuatum，发现显著遗传分化（AMOVA 84.99%内群变异），揭示17种独特单倍型，为抗病育种提供分子基础。
K.B. 巴拉蒂 | V.B. 萨纳特·库马尔 | R. 阿比谢克 | M.K. 普拉桑纳库马尔 | K.N. 帕拉维 | J. 哈里什 | H.R. 拉维恩德拉 | L. 维杰库马尔 | K.R. 阿育王 | A.B. 纳拉亚纳雷迪
印度曼迪亚V.C.农场农业学院植物病理学系
摘要
鞘腐病对水稻种植构成了严重威胁，可能导致产量大幅下降。了解其形态和遗传变异对于有效管理该病害及培育抗病品种至关重要。本研究从不同水稻种植区收集了33份鞘腐病样本，并对其进行了综合的形态学、栽培学和分子学分析。结果发现，不同分离株在菌落颜色和生长速度方面存在显著差异。通过ITS、RPB2和Actin引物进行的分子鉴定确认，其中21份分离株属于Sarocladium oryzae，12份属于Sarocladium attenuatum。利用最大似然法进行的系统发育分析显示，这些分离株之间存在明显的遗传分化，这一结论得到了中等至高的自助法（bootstrap）值的支持。基于30个多态性位点的单倍型分析鉴定出17种独特的单倍型，其中Hap_4最为常见。核苷酸多样性（π = 0.22）和平均成对差异（k = 6.61）表明存在显著的遗传变异，而人口统计推断则提示该病原体可能经历了近期的人口扩张。对Sarocladium种群的分子方差分析（AMOVA）显示，84.99%的遗传变异存在于种群内部，15.00%的变异发生在种群之间。本研究首次对印度卡纳塔克邦水稻鞘腐病相关的Sarocladium种群进行了全面的多基因位点（ITS、RPB2和Actin）分析，整合了形态学、栽培学和分子学数据。研究结果揭示了S. oryzae和S. attenuatum在同一水稻生态系统中的共存现象，并展示了丰富的单倍型多样性，表明两者正处于持续的进化过程中，为培育抗鞘腐病的水稻品种及制定区域性的病害管理策略提供了重要依据。
引言
水稻（Oryza sativa L.）是全球超过一半人口的主食[1]，全球产量达到5.4093亿吨[2]。然而，水稻的生产力日益受到各种非生物和生物因素的制约。在生物因素中，主要由Sarocladium oryzae（Sawada）W. Gams和D. Hawksw.引起的鞘腐病已成为主要水稻种植区的严重威胁。该病害可导致20–30%的产量损失，在严重流行时甚至高达85%[3,4]。典型症状包括旗叶鞘出现灰褐色病斑、部分或全部穗部枯萎以及籽粒变色，进而影响发芽率和籽粒品质[5,6]。
近期由于鞘腐病的发病率上升及其复杂的病因机制，相关研究显著增加。分子分析显示S. oryzae具有高度的遗传变异性和复杂的种群结构，给病害管理和培育持久抗性品种带来了挑战[7]。撒哈拉以南非洲的调查显示，鞘腐病常常由Sarocladium和Fusarium物种混合感染引起，这突显了精确分子鉴定的必要性[8]。田间评估表明，该病害会导致显著的产量损失，而具有高抗性的品种仍十分稀少，因此需要制定区域性的管理策略[9]。
尽管培育抗鞘腐病品种被认为是最可持续和经济可行的方法[10]，但由于Sarocladium种群的高度形态和遗传变异及其对多种环境的适应性，其成功受到限制[11,12]。尽管鞘腐病的重要性日益凸显，但关于该病原体种群的研究仍较为有限，尤其是在遗传多样性、种群结构和进化动态方面。早期研究主要依赖于形态学和栽培学特征，这些方法在区分亲缘关系密切的物种时分辨率较低。此外，来自印度的分子种群水平研究也很少，限制了对病原体适应性和进化潜力的深入理解。因此，本研究采用综合方法（结合形态学、栽培学、致病性和多基因位点分子分析（ITS、RPB2和Actin））对印度卡纳塔克邦水稻鞘腐病相关的Sarocladium分离株进行了研究。研究结果为了解S. oryzae和S. attenuatum的遗传多样性和种群结构提供了新见解，为抗性品种的培育和区域性病害管理策略的制定奠定了基础。
部分内容摘录
Sarocladium分离株的分离与形态-栽培学特征分析
从印度卡纳塔克邦33个主要稻田种植区的典型鞘腐病水稻植株中采集样本。样本用纸袋包装后冷藏于4°C环境中直至病原体分离。样品先用1%次氯酸钠（v/v）消毒1分钟，然后用无菌水冲洗两次。病原体的分离采用Fischer描述的标准组织分离技术进行。
不同Sarocladium分离株的形态-栽培学特征
所有33株Sarocladium分离株在PDA培养基上的菌落均产生棉絮状白色菌丝，菌丝背面带有橙色或黄色色素。菌丝透明、有隔膜（1–2 μm），偶尔出现不规则的分支，形成3–9个孢子的轮生结构。孢子为单细胞、壁薄、透明、圆柱形、两端圆润，大小为2.8–9.0 × 0.9–1.4 μm，各分离株之间的孢子大小和数量存在差异。菌落生长表现出显著的可变性。
不同Sarocladium分离株的形态-栽培学特征
本研究旨在探讨Sarocladium分离株的形态和遗传变异，为印度卡纳塔克邦不同水稻种植区的病原体种群提供代表性数据。大多数Sarocladium分离株的生长模式与先前的研究结果一致[12]。其致病性不仅取决于真菌的生长能力，还可能受到植物毒性化合物合成等生化因素的影响。
结论
研究表明，Sarocladium分离株具有高度的遗传多样性和复杂的种群结构。高单倍型多样性、中等核苷酸多样性以及观察到的遗传分化模式表明存在显著的遗传变异和潜在的进化动态。单倍型分化和人口统计模式可能暗示着持续的遗传分化及种群扩张，但这些结论需要通过稳健的中性或选择测试来验证。
作者贡献声明
巴拉蒂 K.B.：撰写初稿、方法设计、实验实施、数据分析、概念构建。
萨纳特·库马尔 V.B.：审稿与编辑、方法设计、实验实施、数据管理、概念构建。
阿比谢克 R.：审稿与编辑、资源协调、方法设计。
普拉桑纳库马尔 M.K.：项目监督、资源调配、项目管理、方法设计、资金争取。
帕拉维 K.N.：审稿与编辑、结果验证、资源协调。
J. 哈里什：审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
