河北省小麦赤霉病冠腐病病原菌鉴定及毒素基因型特征分析

推荐：本研究针对河北省小麦冠腐病(FCR)病原菌种类不明问题，通过形态学和分子鉴定技术对2019-2021年采集的689株镰刀菌(Fusarium)进行分析，发现假禾谷镰刀菌(F. pseudograminearum)占比91%为优势种，其84.5%菌株产脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素。研究首次报道该地区15-AcDON和NIV基因型分布，为小麦抗病育种和毒素防控提供科学依据。

　　

小麦作为全球重要口粮作物，其安全生产关乎国计民生。近年来，由镰刀菌(Fusarium)引起的小麦冠腐病(Fusarium crown rot, FCR)在中国主要麦区持续蔓延，造成产量损失可达30%，更严重的是病原菌产生的单端孢霉烯族毒素(trichothecenes)会通过食物链危害人畜健康。河北省作为中国冬小麦主产区，年产量占全国5.5%，但该地区FCR病原菌种群结构长期不明，且不同专家对优势病原种类存在争议。更棘手的是，气候变化与免耕栽培模式的推广加剧了病害传播，使得FCR在河北省有暴发成灾的趋势。

为明确河北省FCR病原菌组成及潜在毒素风险，河北省农林科学院植物保护研究所的研究团队开展了为期三年的系统研究。通过采集省内7个主产区的病害样本，综合运用形态学观察、特异性引物PCR和毒素基因型检测等技术，首次全面解析了该地区FCR病原菌的种群特征。相关成果发表在《NFS Journal》上，为区域化病害防控提供了重要理论支撑。

研究主要采用四项关键技术：1) 基于GPS定位的之字形采样法获取7个地区小麦病株；2) 结合菌落形态和隔膜数观察的经典鉴定方法；3) 使用FpF1037-1/FpR1176-1等特异性引物进行分子鉴定；4) 通过ToxP1/ToxP2等引物体系检测DON、15-AcDON等毒素基因型。

研究结果揭示：在病原菌鉴定方面，从689株镰刀菌中鉴定出假禾谷镰刀菌(F. pseudograminearum)占91%，禾谷镰刀菌(F. graminearum)占8.56%，亚洲镰刀菌(F. asiaticum)和黄色镰刀菌(F. culmorum)合计不足0.5%。菌株的适宜生长条件为温度25-28°C、湿度90-95%、pH6-9，且在黑暗环境中生长最快。

毒素基因型分析显示，F. pseudograminearum菌株中DON基因型占比84.5%，3-AcDON和15-AcDON分别占6.7%和4.2%。值得注意的是，在石家庄等地区发现的F. graminearum菌株中，15-L-AcDON基因型检出率达34.37%。研究首次报道了河北省存在产NIV毒素的F. culmorum菌株。

病原性试验通过接种小麦品种"济麦22"证实，F. pseudograminearum菌株Fs-Fp-4-0致病力最强，病情指数达39.4%。相比之下，F. asiaticum和F. culmorum的致病性较弱。

该研究首次明确假禾谷镰刀菌是河北省FCR的优势病原菌，其产DON毒素能力突出，这与澳大利亚等干燥地区的研究结论一致，但不同于欧洲湿润区以F. culmorum为主的报道。发现15-AcDON基因型的区域化分布特征，为毒素污染预警提供了分子标记。作者建议，针对河北省FCR防控应重点监测假禾谷镰刀菌种群动态，同时关注15-AcDON基因型的扩散趋势。研究建立的PCR快速检测体系，相比传统毒素分离鉴定方法效率提升显著，可用于田间病原菌的早期筛查。

这项研究不仅填补了华北小麦主产区FCR病原学数据的空白，更为重要的是，揭示了毒素基因型与地理环境的潜在关联性，为制定差异化的综合防控策略提供了科学依据。未来需结合气象数据和农艺措施，进一步探究环境因子对毒素基因型表达的影响机制。