南非柏树溃疡病新病原菌Seiridium insolitum sp. nov.的鉴定与致病性研究

《Journal of Plant Pathology》：Seiridium insolitum sp. nov.: a new canker pathogen on Cupressus and Hesperocyparis in Southern Africa

　　

世界上许多地区的柏科（Cupressaceae）树木都受到柏树溃疡病（cypress canker）的侵害，该病由Seiridium属真菌引起。最近一项针对南非患病柏科植物的调查报道，该国存在7种已描述的Seiridium溃疡病病原中的5种。此外，在莱索托-南非边界两侧的两个地点，于意大利柏（Cupressus sempervirens）和光滑皮墨西哥柏（Hesperocyparis glabra）的可见溃疡上发现了一种未知的Seiridium物种。本研究旨在描述该真菌并评估其潜在致病性。研究人员通过最大似然多基因系统发育分析（maximum likelihood multi-gene phylogenetic analyses）以及与最近缘分类群的形态学比较，研究了这些菌株的身份。在Illumina平台上对一个菌株进行了全基因组测序，并通过茎干接种在杂种柏（× Hesperotropsis leylandii）上测试了该菌株的致病性。系统发育分析解析出一个支持良好的单系谱系，其姊妹分类群为S. cupressi。该真菌在25 °C下生长最佳，在30 °C下形成产孢结构（conidiomata），所产生的分生孢子大于S. cupressi。该物种被描述为Seiridium insolitum sp. nov.，在接种中产生显著的坏死性病斑，并可从病组织中重新分离。Seiridium insolitum是南非已知第六种引起柏树溃疡病的物种，也是唯一已知仅分布在南半球的物种。其发现凸显了外来柏科植物贸易（主要用于观赏目的）已将Seiridium物种引入世界新地区的程度。

柏树溃疡病（cypress canker）是影响世界多地柏科（Cupressaceae）树木的一类严重病害，病原为Seiridium属真菌。此前南非调查已在该国发现5种已描述的Seiridium溃疡病病原，而在莱索托-南非边界两侧的意大利柏（Cupressus sempervirens）和光滑皮墨西哥柏（Hesperocyparis glabra）上又发现了一种未知Seiridium物种。研究人员旨在鉴定并描述该真菌，同时评估其致病性。研究过程中，研究人员对分离自1986年（莱索托，CMW 808）和2023年（南非，CMW 62332）的两株菌进行了形态学观察、多基因系统发育分析、基因组测序和致病性试验。结果显示，两菌株形成一个完全支持的单系分支，与S. cupressi为姊妹种，且在分生孢子形态和大小上显著不同，因此被描述为新种Seiridium insolitum sp. nov.。接种试验证实其能产生显著坏死病斑并重新分离，满足柯赫氏法则（Koch’s postulates）。该新种是南非第6种已知柏树溃疡病病原，也是唯一已知仅分布在南半球的种类。其发现表明，以观赏为目的的外来柏科植物贸易已将多种Seiridium病原传播至世界新区域，对本土和外来柏科植物构成潜在威胁。

研究人员开展的研究主要包括以下几个方面。在菌株来源方面，CMW 808于1986年采自莱索托Hleoheng的H. glabra，CMW 62332于2023年采自南非自由邦省Qwantani的C. sempervirens。方法上，研究人员利用2%麦芽提取物琼脂（MEA）、马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）、合成营养缺乏琼脂（SNA）和燕麦琼脂（OA）培养基，在10–30 °C梯度下评估培养形态与生长速率；采用光学显微镜测量显微结构。对CMW 808进行Illumina NovaSeq平台全基因组测序，并利用fastp和SPAdes进行质控与组装。基于RPB2、TUB和TEF三个基因区域构建连接数据集，采用最大似然法（ML）进行系统发育分析。致病性试验通过茎干接种× Hesperotropsis leylandii完成，以无菌琼脂为对照，8周后测量坏死病斑长度和宽度，并通过RPB2测序确认再分离菌株。

研究结果分为几个部分。在基因组测序与系统发育分析中，CMW 808基因组组装大小为45.68 Mb，包含360条contig，N50为250 kb，BUSCO完整性达99.9%；系统发育分析显示CMW 808和CMW 62332构成完全支持的单系谱系，并与S. cupressi呈姊妹关系。种间核苷酸一致性为98.2%–98.4%，种内一致性>99%，Jukes-Cantor遗传距离也表明两者为近缘但不同的物种。在形态学与分类学方面，两菌株在25 °C下生长最佳，并在30 °C时形成产孢结构；其分生孢子长度为31–38 μm、宽度为8–12 μm，均大于S. cupressi的22–29.5 × 6–8.5 μm，且顶端附属丝更长、基端附属丝居中而非偏心。综合系统发育和形态证据，该真菌被正式描述为新种Seiridium insolitum sp. nov.（Mycobank MB864395）。在致病性方面，接种× H. leylandii后产生的坏死病斑显著长于和宽于对照组，且与已知病原S. cardinale、S. neocupressi和S. unicorne引起的病斑无明显差异；从病斑边缘再分离的菌株RPB2序列与接种菌株一致，证实其致病性并满足柯赫氏法则。

讨论部分指出，S. insolitum目前仅知于莱索托-南非边界两侧的受限区域，是自Seiridium属修订以来首个新描述的柏树溃疡病病原，也是唯一仅分布在南半球的种类。南非因此成为已知Seiridium溃疡病病原种类最多的国家。该物种的起源尚不清楚，但其系统发育位置和极有限的分布不支持其自然发生于南非，更可能随观赏柏科植物贸易被引入。研究人员强调，致病性Seiridium物种被引入新环境后，可能通过“桥头效应”（bridgehead effect）进一步传播或发生寄主转移，对非本地和本地柏科树木均构成威胁，全球观赏柏科植物贸易需要更严格的监管。

研究结论可翻译为：Seiridium insolitum是南非第6种已知引起柏树溃疡病的物种，也是唯一已知仅分布在南半球的种类；其发现凸显了以外来观赏柏科植物贸易为媒介，Seiridium物种已被引入世界新地区的程度。