全基因组测序揭示南非西开普省大茎点菌种群的遗传多样性与结构：为油菜黑胫病防控提供关键依据

《BMC Genomics》：Whole genome sequencing reveals the genetic diversity and structure of Leptosphaeria maculans populations from the Western Cape province of South Africa

为探究油菜黑胫病病原菌大茎点菌（Leptosphaeria maculans）种群的遗传多样性和结构，来自南非的研究人员对 230 株分离株进行全基因组测序。结果发现该种群有高遗传多样性，且西开普省两产区种群存在分化。此研究为黑胫病防控策略制定提供重要依据。

　　油菜，作为一种在全球农业经济中占据重要地位的作物，却常常遭受各种病害的侵袭，其中黑胫病就是一个让种植户们头疼不已的难题。黑胫病的 “幕后黑手” 主要是大茎点菌（Leptosphaeria maculans）和大球腔菌（Leptosphaeria biglobosa），在这二者之中，大茎点菌更为 “凶悍”，它引发的冠腐病常常会导致黑胫病大规模爆发，给油菜产量和质量带来严重打击。过去，人们对南非当地大茎点菌种群的遗传情况了解甚少，这使得制定有效的黑胫病防治策略困难重重。就像在黑暗中摸索，没有准确的地图指引方向。在这样的背景下，南非斯泰伦博斯大学（Stellenbosch University）和西开普省农业部（Western Cape Dept. of Agriculture）的研究人员决定踏上探索之旅，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《BMC Genomics》杂志上，为我们照亮了黑胫病防治的道路。
研究人员为了深入了解大茎点菌种群的遗传奥秘，采用了多种先进的技术方法。首先是全基因组测序技术，这就像是给大茎点菌的基因做了一次全面的 “体检”，详细记录下每一个基因的信息。接着通过单核苷酸多态性（SNP）检测，找出基因中的细微差异，这些差异可能就是大茎点菌适应环境、产生致病性变化的关键。利用这些技术，研究人员对 230 株从南非西开普省油菜产区收集的大茎点菌分离株进行分析，同时还结合了来自 GenBank 的 34 株南非分离株以及 171 株国际分离株的数据。
在建立南非大茎点菌培养物收集库的过程中，研究人员从 2020 - 2022 年采集的油菜残茬中获得了大量的分离株，经过形态学和 PCR 鉴定，确定了其中 1996 株为大茎点菌。这一步为后续研究提供了丰富的样本资源。
基因组测序和 SNP 检测结果令人惊叹。每株菌产生了大量的测序数据，平均理论基因组覆盖度达到 56.24 倍，最终获得了 27419 个高质量且有信息价值的 SNPs。这些数据就像是一把把钥匙，打开了大茎点菌遗传信息的大门。
在交配型分布方面，研究发现 MAT1 - 1 和 MAT1 - 2 交配型的比例接近 1:1，且在各个采样地点都没有显著偏离这一比例。这表明大茎点菌的有性生殖没有受到明显限制，就像一个稳定的生态系统，各种因素相互平衡。
对南非分离株的种群分析显示，该种群具有很高的遗传多样性。不同地点的分离株呈现出不同的遗传特征，例如里弗斯代尔（Riversdale）、纳皮尔（Napier）和恩德库伊尔（Eendekuil）的基因型丰富度较高，而霍普菲尔德（Hopefield）相对较低。分子方差分析（AMOVA）表明，区域是导致种群分化的最重要因素，但总体种群结构较浅，区域间的变异仅占 3.71%。这意味着不同区域的大茎点菌虽然存在差异，但彼此之间的联系仍然紧密。
在国际分离株的研究中，研究人员发现澳大利亚的分离株与南非斯瓦特兰（Swartland）的分离株聚为一类，而南非南角（Southern Cape）的分离株则形成了一个独特的遗传簇。这一结果揭示了不同地区大茎点菌之间的亲缘关系，就像绘制了一张全球大茎点菌的 “家族地图”。
综合研究结果和讨论部分来看，这项研究意义非凡。它首次揭示了南非大茎点菌种群在不同产区的遗传分化情况，让我们清楚地认识到当地大茎点菌种群是以有性生殖为主，且具有高遗传多样性。这为监测南非大茎点菌种群的遗传变化提供了重要基础，有助于预测并预防未来宿主抗性和杀菌剂效力的下降。就像提前为油菜黑胫病的防治筑起了一道坚固的防线，让种植户们在面对病害时不再束手无策。同时，研究中建立的大茎点菌收集库和生成的全基因组数据，也为后续的研究提供了宝贵的资源，为进一步探索黑胫病的防治策略照亮了前行的道路。