豆科与葫芦科寄主感染不同白粉病菌种群(Podosphaera xanthii)的宿主特异性研究

这篇研究通过交叉接种实验揭示了白粉病菌(Podosphaera xanthii)在豆科(如绿豆Vigna radiata)和葫芦科(如甜瓜Cucumis melo)寄主上存在显著宿主分化。研究发现来自绿豆的P. xanthii种群(MUNG)可高效感染黑绿豆(V. mungo)等豆科植物，但对西葫芦(Cucurbita pepo)等葫芦科作物几乎无致病性；而来自甜瓜的种群(CUC)则呈现相反特性。研究者首次鉴定出cyp51基因启动子区377 bp的差异片段可作为区分两种群的分子标记，为作物病害防控提供了重要依据。

　　

研究背景

澳大利亚绿豆作物每年都会遭受由Podosphaera xanthii和Erysiphe vignae引起的白粉病侵袭，可导致高达40%的产量损失。尽管P. xanthii被报道具有广泛的宿主范围，但其在豆科和葫芦科作物间的传播关系尚不明确。本研究通过系统实验揭示了这两个科寄主上P. xanthii种群的宿主特异性差异。

材料与方法

研究团队从昆士兰的绿豆田和家庭菜园甜瓜上分别采集白粉病菌样本，建立MUNG和CUC两个活体种群。通过显微镜观察确认其形态特征符合P. xanthii标准。采用交叉接种实验评估了10种豆科和葫芦科植物的感染情况，并开发了四组特异性引物对cyp51基因及其启动子区进行PCR扩增。

关键发现

1. 宿主范围分化：MUNG种群对绿豆、黑绿豆等豆科植物表现出强致病性（感染等级3），但对西葫芦、黄瓜等葫芦科作物几乎不感染（等级0）。CUC种群则相反，对黄瓜、南瓜等葫芦科作物致病性强，但会引发豆科植物的过敏反应(HR)。

2. 分子标记开发：在cyp51基因启动子区发现377 bp长度多态性，MUNG种群扩增片段约450 bp，CUC种群约800 bp，该差异在凝胶电泳中清晰可见。

3. 部分交叉感染：CUC种群能在野生绿豆(V. radiata subsp. sublobata)和maloga豆(V. lanceolata)上形成中度感染（等级2），提示存在有限的宿主适应性。

讨论与意义

研究首次证实澳大利亚豆科和葫芦科作物上的P. xanthii属于不同生态型。这一发现解释了为何相邻种植的作物不会相互传染白粉病，对制定轮作策略具有指导价值。cyp51启动子标记的建立为田间病原监测提供了简便工具。值得注意的是，与葫芦科专化型相比，豆科专化型表现出更严格的宿主特异性，这可能与其效应蛋白组的差异有关。

未来方向

作者建议基于已获得的P. xanthii基因组数据(GCA_028751805.1等)，进一步比较不同宿主来源菌株的效应蛋白谱。同时强调需要建立类似葫芦科的白粉病小种鉴定体系，以支持豆科作物的抗病育种。当前研究为理解真菌宿主适应性进化提供了典型案例，也为开发跨科作物协同防控策略奠定了理论基础。