华中农大姜道宏团队揭示核盘菌在作物真菌病害绿色防控研究新机制

来源：植物科学最前沿

核心提示：近日，The ISME journal在线发表了华中农业大学农业微生物学国家重点实验室，植物科学技术学院姜道宏教授团队的最新研究结果，发现世界性死体营养型病原真菌核盘菌同时也是小麦、水稻和大麦等禾本科植物上的互惠性内生真菌。核盘菌可以显著增强小麦对赤霉病和锈病的抗病能力，并显著提高小麦产量。核盘菌既是敌人又是朋友，该研究提出了分裂营养型（schizotrophism）概念，为寻找新型有益微生物资源控制病害提供了新的思路。

生物防治是作物病害绿色防控的重要措施之一，备受社会青睐。核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）是一种世界性分布的典型的死体营养型植物病原真菌，可以寄生75个科400多种植物，自1837年描述以来一直都是以毁灭性病原菌的面目出现，由其引起的菌核病是油菜上的首要病害，对油菜造成巨大的经济损失。在生产上，小麦常常作为非寄主植物与油菜轮作以降低菌核病对油菜的危害。

近日，华中农业大学农业微生物学国家重点实验室、植物科学技术学院姜道宏教授团队在The ISME Journal在线发表题为“A cosmopolitan fungal pathogen of dicots adopts an endophytic lifestyle on cereal crops and protects them from major fungal diseases”的研究工作，该研究揭示了核盘菌可以在小麦、水稻、大麦和玉米等禾本科植物上内生生长，是禾本科植物的互惠性内生真菌。核盘菌不仅可以提高小麦、大麦和水稻对重要真菌病害（赤霉病、条锈病和稻瘟病）的抗病能力，而且可以促进它们的生长，田间试验表明核盘菌可以显著提高小麦的产量。该研究发现核盘菌在小麦上内生改变了小麦中与抗病途径相关的防卫反应、光合作用、叶绿素和生长素合成等途径相关基因的表达。基于核盘菌的这种在双子叶植物是极具破坏性的病原真菌，而禾本科植物上是互惠性内生真菌的特点，该研究提出了“分裂营养型”（schizotrophism）的概念，并指出分裂营养型微生物在自然生态系统中具有潜在的生态学功能。

该研究发现感染真菌病毒的核盘菌菌株尽管丧失了对油菜的致病能力，但仍然可以在小麦上内生性生长，其促进小麦生长和抗病的能力与正常的核盘菌菌株没有显著区别。因此，该研究将感染真菌病毒的核盘菌菌株处理小麦种子进行了田间试验，发现小麦抗赤霉病和锈病的能力最高可以提高58.79%和73.4%，小麦产量最高可以提高17.19%。该研究指出感染真菌病毒的核盘菌在小麦或其他禾本科植物上的应用，可以实现“一石两鸟”的效果。一方面，促进小麦抗病增产；另一方面，在小麦上生长的感染真菌病毒的核盘菌可以向田间释放真菌病毒，有利于抑制核盘菌对油菜、大豆和向日葵等作物的危害。

该研究指出分裂营养型的微生物可能在自然界广泛存在，很多植物的病原真菌也极有可能是潜在的促进植物生长抗病的有益微生物，有潜在的利用价值，为挖掘植物有益微生物资源提供了新的思路。同时，指出尽管作物轮作是一种重要的减轻病害发生的措施，但是需要更加科学地评估前茬作物的病原菌与轮作作物之间的关系。华中农业大学农业微生物学国家重点实验室、植物科学技术学院博士研究生田斌年为论文第一作者，姜道宏教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（31430070）、国家重点研发项目（2017YFD0200602）、农业产业技术体系建设专项（CARS-13）等项目资助。