基于LSU rRNA靶向qPCR技术与防御基因转录组解析的大麦抗斑点病（Bipolaris sorokiniana）机制研究

本研究针对大麦斑点病（Bipolaris sorokiniana）抗性机制不清、早期检测技术不足的问题，开发了高灵敏度的LSU rRNA靶向qPCR检测方法，结合防御基因（PR1-PR10、CSD、LOX、PAL）时序表达分析，揭示抗性品种（如Dara）通过优先上调PR3抑制病原菌增殖，而感病品种（如Meri?）依赖PR1/PR10响应但未能有效控病，为抗病育种提供了分子标记与精准筛查工具。

　　

大麦是全球重要的粮食作物，但由真菌病原体Bipolaris sorokiniana引起的斑点病严重威胁其产量与品质。这种病原体具有复杂的侵染策略，既能通过空气传播孢子侵染叶片，又能潜伏于土壤和作物残体中，导致病害长期流行。更棘手的是，传统抗性鉴定依赖主观的病害评分，而早期感染阶段病原体载量低，常规分子检测技术（如ITS或β-tubulin靶向qPCR）灵敏度不足。此外，大麦抗病机制涉及多基因调控网络，但关键防御通路（如PR蛋白家族、氧化应激响应）的时空动态仍不明确。这些问题制约了抗病品种选育与精准防控策略的开发。

为解决上述挑战，马尔丁阿图克鲁大学的研究团队在《Physiological and Molecular Plant Pathology》发表研究，整合病原体分子检测与宿主转录调控分析，系统揭示了大麦抗斑点病的双重机制。研究首先从土耳其博卢省田间分离5株B. sorokiniana，筛选出高毒力菌株B_BS01；随后对95个栽培种进行抗性分级，鉴定出Gazda、Dara等5个高抗品种（病害指数35%-36.67%）。关键技术包括：（1）建立基于LSU rRNA的qPCR方法，灵敏度达0.1 pg病原DNA；（2）时序监测抗/感品种接种后病原载量；（3）定量8个防御基因（PR1、PR2、PR3、PR5、PR10、CSD、LOX、PAL）的表达模式。

研究结果

病原菌分离与抗性筛选
通过形态学与分子鉴定确认5株菌均为B. sorokiniana，其中B_BS01毒力最强。抗性评价显示，Dara等品种形成显著抗病群体（p<0.05），而Meri?等品种高度感病。

LSU rRNA-qPCR检测体系的优势
新开发的qPCR方法对B. sorokiniana特异性强，与近缘种无交叉反应。接种后4天，感病品种病原DNA量较抗病品种高15倍，证实该方法可捕捉早期侵染差异。

防御基因的差异化调控
抗病品种Dara显著上调PR3（几丁质酶基因），而感病品种Meri?依赖PR1（病原相关蛋白1）和PR10（核糖核酸酶）响应，但表达峰值滞后（72小时）。值得注意的是，PR5（类甜蛋白）和LOX（脂氧合酶）在两类品种中均被抑制，提示其可能被病原体效应蛋白干扰。CSD（超氧化物歧化酶）的适度诱导暗示氧化应激参与防御，但非决定性因素。

讨论与意义
该研究首次将LSU rRNA靶向检测与多基因表达谱结合，阐明大麦抗斑点病的“双轨机制”：抗性品种通过快速激活PR3介导的细胞壁强化（如几丁质降解）限制病原扩展；感病品种虽能启动PR1/PR10等典型防御，但时机或强度不足。技术层面，LSU rRNA-qPCR弥补了现有方法在低载量检测中的短板，为抗性早期筛查提供利器。实践上，PR3可作为分子标记辅助育种，而避免依赖PR1/PR10等潜在低效通路。研究还提示，LOX/PAL通路抑制可能是病原体免疫逃逸的靶点，未来需探索其与效应蛋白（如ToxA）的互作。这些发现为设计时空精准的病害管理策略奠定了理论基础。