中国农业科学院植保所揭示了人类迁徙和农业耕作制度改变对小麦赤霉菌群体进化和生态适应性的影响
近日，中国农业科学院植物保护研究所粮食作物真菌病害监测与防控创新团队在《Advanced Science》（JCR1区，IF=“14.3）期刊上发表了题为”Adaptation“ of Fusarium Head Blight Pathogens to Changes in Agricultural Practices and Human Migration”的研究论文。该研究通过对小麦赤霉菌大范围实地调查，结合病菌群体基因组学和人类历史学关联分析发现，中国历史上人类大规模迁徙导致农业耕作制度改变，从而显著影响了小麦赤霉菌群体进化和生态适应性。
由镰孢菌引起的赤霉病是小麦生产上重要病害之一，广泛分布于世界湿润和半湿润地区。近年来小麦赤霉病在中国发生范围不断扩大、流行频率明显升高，因病害造成的产量损失和毒素污染严重影响我国粮食安全和食品安全。我国南方地区是小麦赤霉病的重灾区，该地区小麦赤霉菌群体遗传结构及其演化历史尚不清楚。
研究表明亚洲镰孢菌是我国南方地区小麦赤霉病的优势病原菌。从江苏、安徽、湖北、湖南、广西、江西、福建、四川和重庆等9个省（市）4000余份亚洲镰孢菌标样中选取245个代表性菌株进行全基因组测序，并构建了亚洲镰孢菌泛基因组。通过对病菌群体分化与进化历史分析，发现亚洲镰孢菌群体在过去一万多年的进化与人类活动引起的农业耕作制度变化密切相关。由于战争导致的人口南迁，农业耕作制度从单一种植水稻转变为小麦/水稻轮作，在稻麦轮作的选择压力下，病菌群体进化形成了对小麦具有更高毒力的赤霉菌亚群体。对来自日本、巴西和美国菌株的全基因组分析，进一步证实了小麦赤霉菌对人类迁徙及农业耕作制度变革的适应性。与此同时，通过对病原菌毒素化学型构成、群体基因组一致性和气流轨迹综合分析，在国际上首次发现半活体营养型真菌可以进行超过250公里的远距离传播，提出小麦赤霉病流行学的新见解。研究结果对于指导病害测报与防控具有重要科学意义。
中国农业科学院植物保护研究所为论文第一完成单位，中国农业科学院植物保护研究所和瓦赫宁根大学联合培养博士研究生杨美欣为论文的第一作者，瓦赫宁根大学的Theo van der Lee高级研究员、中国农业科学院植物保护研究所张昊副研究员和陈万权研究员为通讯作者，冯洁研究员、刘太国研究员参与了该项研究工作。该研究得到国家重点研发计划（2022YFD1400100）、新疆维吾尔自治区重点研发计划（2022B02015-3）、国家自然科学基金项目（32172379）和国家小麦产业技术体系建设项目（CARS-03）的资助。
文章链接：http://doi.org/10.1002/advs.202401899
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