葡萄炭疽病菌侵染机制与品种抗性差异解析：基于Colletotrichum viniferum侵染过程的细胞学证据

《Scientia Horticulturae》：Identification and biological characteristics of Colletotrichum species combined with cultivar response analysis unravel grape ripe rot resistance mechanisms

本研究针对葡萄炭疽病防治难题，通过比较强致病菌株CvYL2a（Colletotrichum viniferum）在易感品种'Thompson Seedless'与抗病品种'Liuba-8''Beaumont'中的侵染过程，揭示抗性品种通过延迟附着胞形成、抑制菌丝分化及激活H2O2爆发等机制阻断病原菌半活体营养型转换。研究成果为解析植物-病原互作机制和抗病育种提供理论依据。

　　

盛夏时节，葡萄园里饱满的果实本该带来丰收的喜悦，但一种名为"葡萄炭疽病"的真菌病害却让果农们忧心忡忡。这种由炭疽菌（Colletotrichum species）引起的病害，在果实成熟期遇高温多雨天气时极易爆发，导致果实出现暗褐色凹陷病斑，严重时整串葡萄腐烂脱落，造成严重的经济损失。更棘手的是，不同葡萄品种对炭疽病的抗性存在显著差异，但其背后的机制一直不甚明确。

为了解决这一产业难题，西北农林科技大学园艺学院的研究团队在《Scientia Horticulturae》上发表了最新研究成果。他们选取了强致病菌株CvYL2a（鉴定为Colletotrichum viniferum）和高产孢菌株YLRG13（鉴定为Colletotrichum gloeosporioides），通过系统的生物学特性比较和接种实验，深入解析了炭疽病菌在不同抗性葡萄品种中的侵染过程及其与宿主免疫反应的互作机制。

关键技术方法

研究采用多基因位点（ITS、GAPDH、ACT）系统发育分析鉴定病原菌种类；通过离体叶片和果实接种评价品种抗性；运用台盼蓝染色和WGA荧光染色观察病原菌侵染结构发育；采用DAB组织化学染色检测H₂O₂积累。实验材料包括易感品种'Thompson Seedless'、抗病品种'Beaumont'和高抗品种'Liuba-8'的叶片和果实样本。

研究结果

3.1 葡萄炭疽病病原菌的分离与鉴定

通过多基因系统发育分析明确CvYL2a为Colletotrichum viniferum，YLRG13为Colletotrichum gloeosporioides。形态学观察显示CvYL2a菌落呈灰白色棉絮状，产孢量（9.07×10⁷-17.25×10⁷conidia/mL）显著高于YLRG13（0.51×10⁷-5.14×10⁷conidia/mL）。

3.2 CvYL2a和YLRG13的致病性分析

致病性测定表明CvYL2a接种1天后即在'Thompson Seedless'叶片上出现病斑，4天病斑覆盖率达86.53%-100%，病害指数98.25±0.98，属于强致病菌株；YLRG13致病性较弱（病害指数20.75±1.41），因此选择CvYL2a进行后续抗性机制研究。

3.3 不同种质葡萄叶片对炭疽病菌的抗性分析

抗性鉴定显示'Thompson Seedless'为高感品种（病斑直径8.53-10.00mm），'Beaumont'为抗病品种（病斑直径0.11-2.93mm），'Liuba-8'为高抗品种（病斑直径0mm）。侵染过程观察发现，在'Thompson Seedless'中，CvYL2a6小时即可形成成熟附着胞，24小时产生侵染钉，48小时形成初级菌丝，72小时分化出网状次级菌丝完成半活体营养型侵染循环。而在'Beaumont'中菌丝分化受限，'Liuba-8'则完全抑制附着胞形成和菌丝生长。

3.4 不同种质葡萄果实对炭疽病菌的抗性分析

果实接种实验表明'Thompson Seedless'果实病斑直径达7.92-8.40mm（高感），'Beaumont'为1.94-2.90mm（中抗）。显微观察发现'Beaumont'果实中病原菌附着胞畸形率显著增高，且菌丝分化受到明显抑制。

3.5 葡萄宿主对C. viniferum侵染的防御反应

H₂O₂检测显示，接种2天后，'Liuba-8'和'Beaumont'叶片中H₂O₂产生率分别达25.69±8.96%和12.61±5.6%，而'Thompson Seedless'几乎无H₂O₂积累，表明H₂O₂爆发在抗病反应中起关键作用。

研究结论与意义

本研究首次系统阐明了Colletotrichum viniferum在不同抗性葡萄品种中的侵染动力学差异。高抗品种'Liuba-8'通过抑制附着胞形成和侵染钉发育实现"前期阻断"；抗病品种'Beaumont'则通过延迟菌丝分化和激发H₂O₂爆发实现"后期遏制"。这些发现不仅揭示了葡萄炭疽病的抗性机制，为抗病育种提供了重要靶标，而且为理解半活体营养型病原菌与宿主互作提供了新模式。该研究建立的病原菌侵染过程观察体系和组织化学检测方法，也可为其他作物真菌病害研究提供技术参考，对推动农业可持续发展具有重要意义。