澳大利亚锈菌寄生真菌Sphaerellopsis的首次分子系统学研究揭示新物种分布格局

研究人员针对澳大利亚锈菌寄生真菌Sphaerellopsis物种分类混乱问题，通过多基因位点（ITS、28S、RPB2）系统发育分析，首次确认S. film在澳分布，并验证S. macroconidialis和S. paraphysata的生态分布特征，为锈菌生物防治提供重要菌种资源。研究发表于《Mycological Progress》。

　　

在植物病原菌与寄生真菌的生态博弈中，锈菌（Pucciniales）作为重要的植物病原菌长期威胁农作物安全，而其天敌Sphaerellopsis属真菌的物种多样性却长期存在分类学争议。以往研究受限于样本数量和分子标记选择，导致该属物种地理分布、宿主特异性等关键生态特征模糊不清。更棘手的是，澳大利亚作为全球生物多样性热点区域，此前仅通过形态学鉴定记录过4种Sphaerellopsis，且无活体菌种保存，严重制约了这类潜在生防资源的开发利用。

针对这一研究空白，澳大利亚墨尔本大学（University of Melbourne）植物病理学团队联合荷兰Westerdijk真菌研究所等机构，开展了一项突破性的多基因系统发育研究。研究人员从昆士兰和维多利亚州的锈菌病斑中分离获得7株菌株，通过创新性地比较ITS（核糖体DNA内转录间隔区）、28S rDNA（大亚基核糖体DNA）和RPB2（RNA聚合酶II第二大亚基）等多基因位点的分辨效率，首次构建了澳大利亚Sphaerellopsis的分子系统发育框架。

关键技术方法包括：从锈菌病斑中分离单孢菌株，采用Hot Start Taq Master Mix进行四基因位点（ITS、28S、RPB2、TEF-1α）PCR扩增，通过Geneious Prime软件构建最大似然法系统发育树。特别针对TEF-1α（翻译延伸因子1-α）基因的高变内含子区域进行序列保守性评估，最终确立ITS单基因位点对物种鉴定的可靠性。

研究结果

物种鉴定与分布特征

从Holcus和Poa植物锈菌（Puccinia sp.）中分离的3株菌株被确认为S. film，这是该物种在澳大利亚的首次分子验证。值得注意的是，先前在西澳大利亚记录的WAC 11350菌株（曾鉴定为S. film）经本研究重新评估应归类为S. macroconidialis，该物种本次也从葱锈菌（Puccinia allii）中获得2株分离物。此外，在Smilax australis锈菌（Puccinia clemensiae）中发现2株S. paraphysata，印证了该物种在热带地区的分布优势。

分子标记比较

TEF-1α基因因内含子区域存在78.2%的变异位点（仅18.8%保守位点），导致跨物种序列比对质量差，被排除于系统发育分析。相比之下，单基因ITS构建的系统树与多基因（ITS+28S+RPB2）联合分析拓扑结构高度一致，证实ITS可作为该属可靠的分子标记。

菌种资源保存

所有分离菌株均保藏于昆士兰植物病理标本馆（BRIP）、维多利亚植物病原菌保藏中心（VPRI）和荷兰Westerdijk真菌生物多样性研究所（CBS），填补了澳大利亚无Sphaerellopsis活体菌种的空白。

结论与展望

该研究通过分子证据厘清了澳大利亚Sphaerellopsis的物种组成，修正了历史分类错误，揭示S. macroconidialis的分布范围远超既往认知。发现ITS单基因位点即可实现物种准确鉴定，为后续大范围生态调查提供技术标准。特别值得关注的是，研究保存的活体菌种为解析Sphaerellopsis的寄生机制（mycoparasitism）奠定了材料基础——这些真菌通过直接侵染锈菌孢子（图1F箭头示寄生位点），其分泌的细胞壁降解酶可能成为开发生物农药的分子靶点。

正如讨论部分指出，Sphaerellopsis对锈菌宿主缺乏严格专一性（如S. paraphysata可跨寄主寄生），这种广谱寄生特性使其在锈病综合治理中具有独特优势。未来研究可基于本工作提供的菌株资源，进一步探究温度、湿度等环境因子对寄生效率的影响，以及通过比较基因组学揭示S. film与S. macroconidialis的寄生相关基因差异。该成果不仅丰富了澳大利亚真菌多样性本底数据，更为开发环境友好型锈病防控策略提供了科学依据。