湖北日报全媒记者 汪彤 通讯员 曾凡松 杨文

近日，湖北省农业科学院植保土肥所、农业农村部华中作物有害生物综合治理重点实验室、农作物重大病虫草害防控湖北省重点实验室的杨立军团队，在国际学术期刊《微生物科学的最新研究》和《Bmc微生物学》连发两篇题为“Genome and transcriptome analysis of Chinese wheat powdery mildew isolate 21-2 for discovery of important virulence determinants”和“Putative effector BgtE-20069a, secreted fromBlumeriagraminisf. sp. tritici,suppresses the plant immunity to facilitate wheat infection”的研究论文，揭示了我国白粉菌的毒性决定因子及其变异规律，发现了其致病机制的关键线索，为农业可持续发展观念下的小麦白粉病持久防控提供了全新的理论依据和技术支撑。

小麦是我国的主要粮食作物之一，年平均种植面积约2400万公顷。由禾布氏白粉菌引起的小麦白粉病在我国常年发生面积685万-730万公顷，平均每年造成14.9%的产量损失。白粉菌具有复杂的毒力变异机制。国外学者已解析欧洲白粉菌菌株的染色体级别基因组，然而中国菌株的致病力变异和致病机制的分子基础一直未被充分阐明，严重制约了对该病害的有效防控。

目前，培育和种植抗病品种是防治白粉病最经济、有效和环保的措施。揭示中国白粉菌群体致病基因变异规律，鉴定白粉菌关键毒性效应子，解析其调控寄主免疫的分子机制，对创制广谱抗病品种，绿色可持续防控小麦白粉病具有重要意义。

为攻克这一难题，湖北省农业科学院植保土肥所植物病理团队历时十年研究，采用了最先进的多组学技术，针对我国小麦白粉菌强毒株系21-2，首次构建起染色体级别基因组，并对其转录组进行了全面分析，预测了998个效应子基因。这一基因组组装具有极高的准确性和完整性，为后续的基因功能研究奠定了坚实的基础。

比较基因组学证实效应子基因组成与序列变异是菌株21-2与瑞士菌株96224致病型差异的关键驱动因子。转录组分析进一步鉴定出64个与致病密切相关的效应子基因。实验证明其中部分效应子靶向寄主防卫反应相关基因，从而发挥毒性功能，促进致病。 这一研究解析了中国白粉菌株特异性毒力的基因组基础，阐明了效应子基因变异与寄主适应性进化的分子关联，为病原菌-寄主协同进化提供了新证据。

在此基础上，团队进一步研究了小麦白粉菌的关键效应子基因BgtE-20069a抑制寄主免疫反应的分子机制。该基因在白粉菌侵染早期显著高表达，其编码产物定位于植物细胞质与细胞核，可显著抑制植物的程序性细胞死亡。当该基因沉默，会导致白粉菌毒力下降从而导致病害减轻。科研人员由此确定，它正是白粉菌侵染小麦不可或缺的毒性因子。

这项研究不仅为理解小麦白粉病菌的致病机制提供了全面的基因组和转录组视角，还为开发新的病害防控策略提供了重要的靶点。通过深入分析这些关键致病基因和效应子的功能，研究人员可以更好地理解病原菌如何逃避宿主的免疫反应，从而为培育持久抗病的小麦品种提供理论支持。此外，这些发现也为利用基因编辑技术或RNA干扰技术开发新型抗病策略提供了可能。