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   日期：2019-12-17     来源：中国科学报    浏览：98    

　　▲条锈菌效应蛋白Pst_12806调控寄主植物免疫的模式图。

　　▲瞬时沉默该基因，条锈菌生长发育受到影响。

　　小麦是人们经常摄入的食物。小麦植株的健康与否直接关系着我们每个人的身体健康，更关系着国家粮食安全。

　　条锈病、赤霉病以及白粉病是小麦的三大主要病害，严重威胁我国小麦生产以及国家粮食安全。其中，条锈病是小麦生产中危害最严重的病害之一。

　　“30余年来，西北农林科技大学植物保护学院植物免疫研究团队一代代植物医生围绕如何防治小麦条锈病展开了不懈的研究，只为国人吃到健康优质的小麦。”西北农林科技大学植物保护学院教授、植物与病原菌互作方向负责人王晓杰在接受《中国科学报》采访时表示。

　　近日，该团队在《自然—通讯》杂志上发表了题为《条锈菌效应蛋白靶定叶绿体抑制叶绿体功能》的研究论文。

　　小麦条锈病的无穷危害

　　条锈病是一种真菌病，俗称“黄疸病”，表现为麦苗上长出黄色锈孢子堆。条锈菌在小麦体内大量繁殖，依赖于小麦提供营养物质，导致小麦自身营养不良，难以正常生长发育，从而使小麦减产甚至绝收。

　　解放后，条锈病在我国先后发生四次大流行，共损失小麦120亿公斤。其中1950年单年损失达60亿公斤，让中国小麦夏收绝产，相当于1700万人一年的口粮；2002年的一次全国流行，损失产量10亿公斤。

　　小麦条锈病的元凶是条锈菌，条锈菌的繁殖体夏孢子可随高空气流远距离传播，并且反复感染小麦，具有暴发性和大区流行的特点。因此，这种病害分布面积广、危害大，一般情况下可使小麦减产10%~30%，严重时甚至颗粒无收。

　　陕西是小麦条锈菌由西向东传播的重要“桥梁地带”，也是小麦条锈病重要的越冬区（关中、渭北麦区）和冬繁区（陕南麦区），秋苗上的小麦条锈病发生情况对来年小麦条锈病是否流行起着至关重要的作用。

　　“条锈菌频繁变异导致小麦品种抗性不断‘丧失’是病害频繁暴发流行的根本原因，也是小麦条锈病防控中的长期国际性难题。因此，揭示病原菌致病性变异的基础，对制定条锈病持续有效防控策略具有重要意义。”王晓杰表示。

　　发现新大陆

　　“小麦条锈菌为活体营养专性寄生真菌，必须依附在活体小麦之上才能存活，因此不能在体外人工培养。且条锈菌缺乏稳定遗传转化体系，难以通过遗传学方法研究病菌的致病机理。小麦生长周期长，又是异源六倍体，遗传背景相当复杂，这无疑加大了小麦基础研究的难度。同时，将这两种复杂的研究对象结合起来对我们来说也是很大的挑战。”王晓杰介绍。

　　在这样的客观条件下，条锈病的科研实验是一个漫长的过程，科研工作者需要更多的耐心与韧劲。条锈菌变异快，大规模单一种植往往导致在3~5年内抗病品种“丧失”对条锈病的抗性，而抗病品种的繁育需要8~10年甚至更长，因此，加快解析条锈菌致病及变异机制迫在眉睫。

　　为此，该团队率先在国际上完成了条锈菌基因组测序，揭示了条锈菌活体营养寄生的基因组特征，并发现其中含有2000多个候选效应子（effectors）。效应子作为一类非常重要的毒性蛋白，是植物病原菌致病的重要武器，也是攻击植物免疫系统的重要因子。