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为探究小麦条锈菌（Pst）迁移模式，研究人员整合多种方法，明确两条传播路线，为病害管理提供策略。
小麦，作为全球重要的粮食作物，养活了无数人。然而，有一种 “敌人” 却时刻威胁着它的生长，那就是小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici，简称 Pst）。这种由 Pst 引起的小麦条锈病，就像一场可怕的瘟疫，影响着全球 60 多个国家的小麦生产。
在中国，情况同样不容乐观。由于复杂的地形、多样的小气候和不同的种植系统，Pst 在中国的爆发几乎每年都会发生，导致每年平均减产约 100 万吨。以往的研究虽然对 Pst 在一些地区的发展关系有所了解，但对于其在西北越夏区亚群体间的传播路线，还缺乏足够的认识。而且，气候变化和种植系统的改变，也给 Pst 的传播带来了新的变数。在这样的背景下，西北农林科技大学等机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Communications Biology》上。
研究人员为了深入了解 Pst 的传播规律，采用了多种关键技术方法。在样本处理上，他们于 2021 - 2022 年从中国西北 Pst 越夏区的 122 个位点收集了 308 个样本，并进行纯化和扩繁。在分析方法上，利用 19 种中国小麦鉴别品种对样本进行毒性鉴定；开发 KASP - SNP 标记对 Pst 进行基因分型；通过多种分析手段研究群体遗传结构和遗传交换情况；运用 HYSPLIT - 4 程序进行空气轨迹模拟；并在 2021 - 2022 年开展田间调查记录发病时间序列。
下面来看具体的研究结果：
- Pst 分离株的毒性特征：研究人员从多个地区采集了 308 个 Pst 分离株，根据地理和地形特征分为 6 个地理种群。通过对 19 种含有不同抗性基因的中国小麦鉴别品种的检测，发现多数分离株对一些品种如 Abbondanza、Mentana 等表现出高毒性，这意味着 Yr9、Yr1 等抗性基因可能失效。研究共鉴定出 150 个 Pst 小种，包括 51 个已知小种和 99 个新小种，其中 CYR32 最为普遍，但在陇南地区 CYR34 占主导。此外，陇南和西六盘山的毒性多样性最高。
- Pst 基因分型的 KASP 标记：对 Pst 的基因组进行分析，经过多轮筛选，最终得到 57 个适合设计等位基因特异性引物的 SNP，并转化为 KASP - SNP 标记。这些标记分布在除 15 号染色体外的所有 18 条染色体上，其相关参数表明它们具有一定的多态性，可用于后续研究。
- Pst 群体的遗传多样性和结构：随机选取部分分离株用 57 个 KASP - SNP 标记进行基因分型，筛选出 37 个标记评估群体结构。结果显示，总体群体遗传多样性较高，陇南群体遗传多样性最高。308 个分离株被聚类为 6 个分子组（MG 1 - MG 6），不同地理种群的分离株在各分子组中的分布不均衡。进一步分析发现，地理种群间存在不同程度的遗传交换，且遗传距离与地理距离相关性较低，毒性与基因型也无显著关联。
- Pst 在越夏区的空气轨迹分析：通过模拟秋季和春季的空气轨迹，研究人员发现 Pst 在不同地区的传播具有季节性特点。例如，在秋季，青海东部的 Pst 主要向西传播，也能传播到西六盘山和甘肃中部；春季则主要向东传播到甘肃中部和西六盘山。同时，其他地区之间也存在频繁的传播路线。
- 田间调查：在 2021 和 2022 年对越夏区多个地点进行田间监测，发现青海东部的 Pst 在夏季和秋季均有出现，而甘肃中部、西六盘山、陇南和东六盘山的 Pst 出现时间相对滞后，关中平原西部在秋季未观测到 Pst，直到次年春季才出现。
- Pst 在主要越夏区的传播路线推断：综合多方面研究结果，研究人员推断出秋季和春季 Pst 在主要越夏区的传播路线。秋季，青海东部的 Pst 主要传播到西六盘山，引发多地之间的双向接种体交换；陇南的 Pst 可能源于甘肃中部和当地的越夏接种体；关中平原西部的 Pst 主要来自东六盘山。春季，除了秋季的一些传播路线持续存在外，还存在更多的双向传播。
研究结论和讨论部分表明，本研究明确了两条关键的 Pst 传播路线，发现青海东部在 Pst 传播中具有重要地位，其作为 Pst 越夏和传播源头的作用日益凸显。同时，研究还发现一些 Pst 抗性基因无效，为小麦抗病育种提供了参考。此外，研究中开发的 KASP - SNP 标记为后续研究提供了有力工具。然而，研究也存在一些局限性，如对于其他越夏区春季流行的病原菌来源还需进一步研究。但总体而言，该研究为制定区域和国家层面的小麦条锈病管理策略提供了重要依据，对保障全球粮食安全具有重要意义。
