草甘膦调控抗草甘膦油菜白斑病菌（Neopseudocercosporella capsellae）孢子萌发抑制与形态转化的机制及其对病害流行的促进作用

本研究揭示了草甘膦在抗草甘膦（RR）油菜中通过抑制白斑病菌（N. capsellae）分生孢子萌发和芽管伸长，同时刺激其从多细胞菌丝/分生孢子向酵母样单细胞芽生孢子（blastospores）的形态转化，从而显著加剧白斑病严重度（%LYA）的双重作用机制。该发现为除草剂-病原-宿主互作系统提供了新模型，对管理双态真菌病害具有重要指导意义。

　　

1 引言

油菜（Brassica napus）是全球第二大油料作物，草甘膦因其高效、低成本等特点成为澳大利亚油菜种植中广泛应用除草剂，抗草甘膦（RR）油菜栽培面积从2009年4%增至2024年46%。除杂草外，白斑病（Neopseudocercosporella capsellae）是威胁油菜生产的重要病害，田间产量损失可达24%。研究表明草甘膦施用时间与白斑病发生程度密切相关，但其作用机制尚不明确。

2 材料与方法

研究选用中抗品种Hyola RR 500和高感品种Hyola RR 504，采用4个高致病力N. capsellae分离株（UWA DK3等）。草甘膦按0.9 kg/ha（a.i. 690 g/kg）商用推荐剂量施用。设置5个处理：T1（先喷药7天后接种）、T2（先接种7天后喷药）、T3（仅接种）、T4（仅喷药）、T5（清水对照）。通过显微技术测定分生孢子萌发率、芽管长度和形态转化程度，病害严重度以叶片黄化面积百分比（%LYA）评估。

3 结果

3.1 叶片黄化面积百分比

草甘膦处理显著提高两个品种的%LYA。Hyola RR 500在分生孢子接种后，先喷药处理%LYA达32.2（对照24.7）；菌丝接种后先喷药处理%LYA达38.1（对照30.6）。Hyola RR 504表现相似趋势，单独喷药也可引起20%黄化面积增加。

3.2 分生孢子萌发

草甘膦显著抑制孢子萌发。Hyola RR 500先喷药处理萌发率仅1.7%（对照8.1%）；Hyola RR 504先喷药处理萌发率4.1%（对照13.3%）。后喷药处理完全抑制萌发。

3.3 形态转化

草甘膦强烈刺激芽生孢子形成。Hyola RR 500先喷药处理使分生孢子转化数量达44.6个/测量区（对照38.4）；菌丝转化数量达29.0个（对照14.3）。Hyola RR 504转化程度更高，分生孢子转化达50.4个（对照41.2）。

3.4 相关性分析

线性回归显示芽生孢子数量与%LYA呈显著正相关（p<0.05），证实形态转化与病害严重度直接相关。

4 讨论

草甘膦通过双重机制影响白斑病发生：一方面抑制传统孢子萌发途径，另一方面刺激病原菌向芽生孢子形态转化。芽生孢子具有更高代谢活性和免疫逃避能力（细胞壁β-葡聚糖减少），可能通过激活高渗透压甘油MAPK通路实现转化。草甘膦代谢物AMPA通过螯合Mn、Mg等金属离子诱导植物衰老（PCD），创造更利病原侵染的环境。先喷药处理致病性更强与AMPA积累时间相关。该研究为除草剂-病原-宿主互作提供了理论模型，对双态真菌病害防控具有指导价值。

作者贡献

Yan Ai负责方法实施、数据分析和论文撰写；Ming Pei You参与概念设计和方法指导；Guijun Yan提供方法学支持；Martin J. Barbetti负责项目设计、资金获取和论文修订。

致谢

研究得到西澳大利亚大学农业与环境学院支持。开放获取出版由澳大利亚大学图书馆员理事会协调完成。

利益冲突

作者声明无利益冲突。