基于集合模型评估气候变化对中国海域隐藻门（Cryptophyta）分布与生态风险的影响

《Biology》：Assessing Climate Change Impacts on the Distribution and Ecological Risks of Cryptophyta in the China Seas Using Ensemble Models

　　

球孢白僵菌（Beauveria bassiana, Balsamo-Crivelli Vuillemin）能够以不致病内生菌（endophyte）的形式定殖于植物组织，促进植物生长并增强其对病原菌及昆虫植食（herbivory）的防御能力。理解本土菌株的内生行为对制定玉米（Zea mays L.）害虫管理策略具有重要意义，而玉米正是草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda, J. E. Smith）危害的主要作物。本研究旨在利用β-微管蛋白（β-tubulin）基因对一株采自墨西哥米却肯州洛斯雷耶斯的墨西哥球孢白僵菌菌株Bb-IIAF1-24进行遗传特征分析。系统发育关系显示，该菌株与来自不同国家的其他B. bassiana菌株形成了一个支持度较高的分支；然而，各菌株之间的分化程度较低。在研究的第二部分，研究人员评估了叶面喷施与土壤接种（1 × 10⁸ conidia mL^?1）的Bb-IIAF1-24菌株对玉米植株内生定殖的影响，以及对植物生长和草地贪夜蛾植食的效应。该菌株在根、茎、叶中均被检出，但根与茎定殖水平之间无显著差异，叶面与土壤接种方式之间亦无显著差异。球孢白僵菌土壤施用处理较叶面施用和对照显著增加了植株茎粗；相反，叶面施用处理的株高显著高于土壤施用处理及对照。两种接种处理的叶片受害程度均低于对照。这些结果表明，Bb-IIAF1-24菌株作为内生菌具有促进玉米生长并降低草地贪夜蛾植食危害的潜力。

本研究发表于《Biology》，以来自墨西哥米却肯州洛斯雷耶斯、分离自六点木蠹蛾（Phassus huebneri）幼虫的本土球孢白僵菌（Beauveria bassiana）菌株Bb-IIAF1-24为材料，评估其作为内生菌（endophyte）在玉米（Zea mays L.）中的系统定殖能力、对植株生长的促进作用以及对草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）植食危害的防控效果，并比较叶面喷施与土壤接种两种接种途径的差异。

玉米是全球重要的粮食作物，其生产深受草地贪夜蛾威胁。该害虫可在玉米早期发育阶段造成45%至100%的产量损失。当前防治主要依赖化学杀虫剂，长期大量使用不仅造成环境污染、非靶标生物受害，还加剧了害虫抗药性的发展。在此背景下，昆虫病原真菌（entomopathogenic fungi）因环境友好而备受关注。球孢白僵菌作为典型的昆虫病原真菌，除了直接侵染害虫外，还能以不引发症状的方式定殖于植物组织内部，形成内生关系，进而促进植物生长、增强抗逆能力并降低昆虫植食危害。然而，内生型昆虫病原真菌在综合害虫管理（integrated pest management, IPM）中的应用仍受限于定殖建立时间、组织内持续性以及菌株—寄主—接种方式互作等因素。地方菌株可能因适应本地环境而与寄主植物具有更好的相容性，因此准确鉴定本土菌株、明确其在特定作物中的定殖规律及适用接种方式，是推动其实用化的重要前提。

为回答上述问题，研究人员主要采用了分子分类与温室功能验证两类关键技术：对β-微管蛋白（β-tubulin）基因进行聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）扩增、Sanger测序、BLAST比对和邻接法（Neighbor-Joining, NJ）系统发育重建；同时在温室中以4周龄盆栽玉米为材料，设置叶面接菌、土壤接菌、叶面清水对照与土壤清水对照四组，每株接种浓度为1 × 10⁸ conidia mL^?1的分生孢子悬浮液并接入2龄草地贪夜蛾幼虫，连续测定株高、茎粗及叶片损伤等级，再通过表面消毒—组织分离培养法检测根、茎、叶的内生定殖率。

在分子特征方面，系统发育分析显示Bb-IIAF1-24与哥伦比亚、日本、英国和美国等国的球孢白僵菌菌株聚为一个支持率较高的分支，彼此间遗传距离较小；虫草属（Cordyceps）和白僵菌近缘种则位于独立分支。这种低遗传分化与该种复杂的种内多型性一致，可能反映了地理来源、寄主范围和生态适应造成的种群结构，但仍需多位点系统发育分析进一步确认其分类关系。

在内生定殖方面，Bb-IIAF1-24在玉米根、茎、叶中均有检出，但其空间分布明显受接种方式驱动。叶面接种主要定殖叶片，定殖率约为70%，根和茎中未检测到；土壤接种则可使根和茎的定殖率分别达到约58%，但未在叶中检测到。对照植株及最终漂洗水中均未见真菌生长，说明观察到的定殖是外源菌株真实建立的结果，且表面消毒程序有效。整体而言，该菌株具备系统定殖潜力，但其在不同器官内的定殖丰度并不均匀。

在生长与抗虫效应方面，研究结果同样表现出接种方式依赖性。土壤接种显著提高了玉米茎粗，而叶面接种则显著促进了株高，两者均优于相应的清水对照；在叶片损伤方面，叶面接种和土壤接种处理的受害等级均显著低于对照，其中叶面接种的叶片受害程度最低。这表明，Bb-IIAF1-24的内生定殖可诱导植物生长促进与抗虫反应，且叶面接种对地上部生长和害虫取食抑制更为突出。

讨论中，研究人员指出本土菌株的低遗传变异并不等同于功能一致性，菌株间毒力、环境耐受性及内生定殖能力的差异仍可能显著。接种方式的差异可能源于根际与地上部组织的不同微环境和养分可利用性：土壤接种可能通过根际互作促进养分吸收并增加茎粗，而叶面接种则更有利于地上部伸长，并因叶片定殖量大而增加与取食幼虫的接触机会。此外，内生定殖降低植食危害的机制可能包括真菌代谢产物的杀虫或驱避作用、诱导植物系统防御反应以及改变寄主植物营养质量等，这些机制可能单独或协同发挥作用。需要指出的是，本研究在温室条件下进行且仅基于β-tubulin单一分子标记，因此田间稳定性、与环境中其他生物因子的互作以及多位点分类学验证仍是未来研究重点。

综上所述，本研究结论如下：分子特征分析与系统发育分析确认了球孢白僵菌菌株Bb-IIAF1-24的分类学身份；成对遗传距离分析显示，与来自不同地理区域的菌株相比，其遗传变异较低。该菌株能够成功在玉米植株中建立内生定殖，并依据接种方式差异性地影响植株生长和草地贪夜蛾植食危害。这些发现凸显了本土球孢白僵菌菌株作为内生型生物制剂在促进玉米生长与害虫管理方面的应用潜力。然而，由于本研究仅基于单一分子标记且在温室条件下完成，仍需进一步开展多位点分类学分析及田间试验，以确认其与其他菌株的遗传关系并评估其在玉米生产系统中的实际应用价值。