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为解决四川小麦 - 玉米轮作系统中 FHB 及相关病害问题，四川农业大学研究人员开展镰刀菌多样性和致病性研究。结果发现 F. asiaticum 和 F. graminearum 为优势种且致病性有差异。该研究助于了解病害循环，对防控 FHB 和 MSR 意义重大，推荐阅读。
在农业的大舞台上，小麦和玉米可是两位 “大明星”，它们不仅养活了无数人，还在全球的粮食供应中占据着举足轻重的地位。然而，有一种可怕的病害正悄悄威胁着它们，这就是镰刀菌穗腐病（Fusarium head blight，FHB），也被大家叫做小麦赤霉病。它就像一个隐藏在暗处的 “杀手”，一旦发作，会给小麦和玉米带来巨大的灾难，让农民们一年的辛苦劳作付诸东流。
FHB 可不是个小角色，它在全球范围内都十分猖獗。在中国，它的 “势力范围” 不断扩大，从最初的长江流域逐渐向北蔓延，如今连黄淮地区这个重要的小麦产区也深受其害。每年，受它影响的小麦面积超过 400 万公顷，在 2012 年，更是爆发了一场严重的 “疫情”，让农民们损失惨重。
引发 FHB 的 “罪魁祸首” 是镰刀菌属（Fusarium）的多种真菌，像禾谷镰刀菌（F. graminearum）、亚洲镰刀菌（F. asiaticum）等。这些真菌不仅会直接感染小麦和玉米的籽粒，降低产量，还会产生一些对人和动物有害的霉菌毒素，简直是 “坏透了”。
在中国四川省，小麦 - 玉米轮作是一种非常常见的种植模式。这种模式本来挺好，能改善土壤肥力，减少化学农药的使用，还能提高粮食产量。但是，随着秸秆还田和免耕技术的推广，问题也来了。地里的病原菌数量越来越多，FHB 和玉米茎腐病（Fusarium maize stalk rot，MSR）的发病率也逐年上升。这可把大家急坏了，因为目前对于镰刀菌在小麦和玉米之间循环感染的机制还不太清楚，也不知道这些镰刀菌对后续作物的致病性如何。
为了解开这些谜团，四川农业大学植物保护系的研究人员们展开了一场艰苦的科研之旅。他们的研究成果发表在了《Scientific Reports》期刊上，论文题目是《Diversity and pathogenicity of Fusarium species associated with Fusarium head blight in wheat and maize cropping systems in Sichuan Province》。通过深入研究，他们发现了许多重要的信息，为防治这些病害带来了新的希望。
研究人员在这场科研之旅中，用到了不少 “厉害武器”。首先是样本采集与分离技术，他们像侦探一样，在四川省 16 个行政区的小麦 - 玉米种植田里仔细寻找有 FHB 症状的小麦穗，还收集了小麦秸秆和玉米残茬，经过一系列严格的处理，分离出了镰刀菌的单孢子菌株。接着是 DNA 提取和 PCR 扩增测序技术，这就像是给镰刀菌做 “基因检测”，通过提取 DNA，扩增特定基因片段并测序，来确定镰刀菌的种类。最后是系统发育分析，他们利用软件构建系统发育树，看看这些镰刀菌之间有什么 “亲戚关系”。
镰刀菌种类的鉴定
研究人员总共获得了 311 个单孢子菌株，经过形态学和分子生物学的 “双重考验”，发现从有症状的小麦穗中分离出的 175 个菌株，主要是亚洲镰刀菌（占 75.43%）和禾谷镰刀菌（占 20.57%），还有一些其他种类的镰刀菌。从玉米残茬和小麦秸秆中也分离出了多种镰刀菌，而且不同来源的镰刀菌组成不太一样。这就好比在不同的 “小世界” 里，住着不同的镰刀菌 “家族”。
致病性测定
- 小麦穗镰刀菌的致病性：研究人员用从小麦穗分离出的镰刀菌菌株去感染小麦，结果发现所有测试菌株都能让小麦出现 FHB 症状，而且还能从有症状的组织里再次分离出这些病菌，这说明它们的 “战斗力” 很强。不同种类的镰刀菌致病性有差异，亚洲镰刀菌和禾谷镰刀菌的致病指数较高，属于 “厉害的反派”，其他几种致病指数较低，相对 “弱一些”。
- 腐生镰刀菌的致病性：从玉米残茬和小麦秸秆中分离出的镰刀菌，也都能在不同程度上引发小麦 FHB 和玉米 MSR。在引发小麦 FHB 方面，禾谷镰刀菌的 “破坏力” 最大；在引发玉米 MSR 方面，禾谷镰刀菌和其他几种镰刀菌也表现出较高的致病性，而亚洲镰刀菌对玉米的致病性相对较弱。
- FHB 和 MSR 镰刀菌菌株的交叉感染：研究人员还进行了交叉感染实验，发现来自 MSR 的镰刀菌中，禾谷镰刀菌对小麦的致病性最强；来自 FHB 的镰刀菌中，禾谷镰刀菌对玉米茎的致病性最强。这表明禾谷镰刀菌在不同作物间的 “捣乱能力” 都很强。
镰刀菌种群组成和致病性的差异
研究人员发现，在四川省小麦 - 玉米轮作系统中，亚洲镰刀菌是导致 FHB 的主要病原菌，禾谷镰刀菌则在 MSR 中占主导地位。不同种类的镰刀菌产生的霉菌毒素类型不同，像禾谷镰刀菌主要产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）及其乙酰化化合物，亚洲镰刀菌更多与雪腐镰刀菌烯醇（NIV）相关。而且，镰刀菌的致病性和霉菌毒素类型之间似乎有某种联系，比如不同化学型的镰刀菌对小麦的致病性有差异，这可能和它们产生的霉菌毒素有关。
在这次研究中，四川农业大学的研究人员们收获颇丰。他们首次揭示了四川省小麦 - 玉米轮作系统中自然感染小麦小穗和作物残茬上镰刀菌的种群组成和致病性。亚洲镰刀菌和禾谷镰刀菌是主要的病原菌，它们的化学型不同，致病性也有所差异，而且霉菌毒素化学型和疾病指数之间的关系很复杂，可能还有其他因素在起作用。
这项研究的意义可不小。它帮助我们更好地了解了镰刀菌在小麦 - 玉米轮作系统中的循环感染机制，就像找到了病害传播的 “路线图”，为我们制定有效的防治策略提供了重要依据。知道了哪些镰刀菌最 “危险”，我们就能有针对性地采取措施，比如选择合适的抗病品种、优化种植管理方式等，减少病害带来的损失。而且，研究霉菌毒素和疾病的关系，也有助于我们在粮食收获后更好地监测毒素含量，保障食品安全，让大家吃得更放心。可以说，这项研究为农业生产的健康发展点亮了一盏明灯，给农民们带来了新的希望。
