青海省农科院植保所在青稞鞘腐病菌致病机制研究取得新进展

青稞鞘腐病菌是近年来在青藏高原青稞主产区出现的新发病害，并且病害发病区域扩展迅速,潜在风险较大。近日，青海省农科院植保所农业病理研究室在青稞鞘腐病菌致病机制研究方面取得新进展,并在《Journal of agricultural and food chemistry》上发表了相关研究论文。该研究利用基因挖掘策略发现禾生指葡胞霉可以产生一种具有植物毒性且能够促进病原菌侵染的单端孢霉烯类植物毒素——4,15-二乙酰疣孢菌醇,针对该化合物进一步生物活性发现其具有良好的选择除草活性。

青稞成为海拔4200米以上高寒环境中唯一可稳定成熟的谷物，长期作为藏族同胞的主粮支撑着高海拔地区的粮食安全。然而,青稞面临着多种的病害，这些病害严重影响了青稞的产量与品质。本研究从田间发病的青稞穗部分离出一株青稞鞘腐病菌DGC并进行基因组组装与注释，通过基因挖掘策略确定了一个在病原菌侵染时期被显著激活的烯萜类化合物生物合成基因簇。

在该研究中，以植物毒性为导向，采用体外发酵技术，结合硅胶柱层析、凝胶柱层析和高效液相色谱(HPLC)等分离纯化手段,对青稞鞘腐病菌产生的毒素进行了分离与纯化工作。随后,利用核磁共振(NMR)和X射线单晶衍射技术,成功鉴定出该毒素为4.15-二乙酰疣孢菌醇。接下来在室内人工接种和田间自然发病样本中均检测到了4,15-二乙酰疣孢菌醇，这表明青稞鞘腐病菌在降低作物产量的同时,还会显著影响作物的品质,是一类具有高风险性的病害。进一步的生物活性实验揭示了 4.15-二乙酰疣孢菌醇能够破坏细胞结构,并显著促进青稞鞘腐病菌的侵染过程。有趣的是,该毒素还展现出了明显的选择性除草活性。

综上所述，该研究不仅为深入理解青稞鞘腐病菌的致病机制提供了重要的分子证据，还意外地发现了4,15-二乙酰疣孢菌醇作为一种新型选择性除草剂的潜在应用价值，为未来杂草防控策略的开发提供了新的思路和方向。