芫荽和葛缕子花枯病病原菌对嘧菌酯敏感性评估及抗性机制解析

《Canadian Journal of Plant Pathology》：Sensitivity of coriander and caraway blossom blight pathogens to azoxystrobin fungicide

本研究针对加拿大西部高值小宗作物芫荽和葛缕子的花枯病防治难题，评估了其主要病原菌 Didymella cari 和 Heterosphaeria sp. 对关键杀菌剂嘧菌酯 (QoI) 的敏感性。结果显示，超过半数的 D. cari 菌株因携带 G143A 突变而高度不敏感，构成了严峻的疾病管理挑战；而 Heterosphaeria sp. 则表现敏感。该研究为理解病原菌抗性进化、制定精准病害管理策略提供了关键数据，并强调了开发创新植保工具的紧迫性。

　　

在加拿大西部的广袤农田里，芫荽和葛缕子等高价值特色作物，因其独特风味备受青睐。然而，一场无声的“花朵瘟疫”——花枯病，正严重威胁着它们的生产。这种病害会导致花序和花梗组织褐变、干枯，造成严重的产量和品质损失。更棘手的是，长期以来，种植者可用于对抗这些病害的武器库极为匮乏，直到最近，市面上也仅有嘧菌酯（一种属于Q_oI类，即醌外抑制剂）这一种常规杀菌剂获得登记注册。这种“孤注一掷”的防治策略，加上Q_oI类杀菌剂因作用位点单一而易产生抗性的特性，使得生产者在面对田间病害失控的报告时，不禁怀疑：病原菌是不是已经“进化”出对抗现有杀菌剂的能力了？为了回答这个关乎产业存续的关键问题，研究人员对两种作物的花枯病主要病原菌——来自葛缕子的 Didymella cari和来自芫荽的 Heterosphaeriasp.（一种暂定名）——展开了系统的抗药性监测与机制探究。

为了开展此项研究，作者运用了几个关键技术方法。首先，他们基于2015年至2020年在加拿大萨斯喀彻温省的病害调查，分离并纯化了20株 D. cari和12株 Heterosphaeriasp. 病原菌。核心实验是通过分生孢子萌发试验，评估病原菌在不同浓度嘧菌酯（azoxystrobin）下的敏感性。试验中加入了替代氧化抑制剂水杨肟酸（SHAM），以阻断真菌在体外可能利用的替代氧化途径，从而更准确地反映杀菌剂在田间条件下的作用效果。对于难以诱导产生常规分生孢子的 Heterosphaeriasp.，研究团队创新性地开发了宏分生孢子诱导方法，利用芫荽秸秆基质在特定光照和温度条件下成功诱导出可用于萌发试验的孢子。最后，通过细胞色素b (Cytb) 基因靶点区域测序，分析了与Q_oI类杀菌剂抗性相关的关键突变位点（G143A和F129L）。

评估 Didymella cari的杀菌剂敏感性

研究对20株 D. cari进行了分生孢子萌发试验。结果表明，菌株对嘧菌酯的反应呈现两种截然不同的模式。8个菌株表现出敏感性，其孢子萌发率在0.01至0.1 μg mL^-1的嘧菌酯浓度间显著下降。而另外11个菌株则表现出高度不敏感性，其萌发率直到浓度升至10至100 μg mL^-1之间才出现显著下降，计算出的半数有效浓度（EC₅₀）均值高达254.7 μM，是敏感菌株（均值0.69 μM）的数百倍。这些不敏感菌株来自萨斯喀彻温省的四个不同地点，表明抗性问题在产区已有一定程度的扩散。

评估 Heterosphaeriasp. 的杀菌剂敏感性

针对 Heterosphaeriasp. 的研究起初面临挑战，因为其在常规培养基上以芽殖方式增殖，无法进行标准的萌发试验。初步的生长评估也因该菌无法在含SHAM的溶液中生长而受阻。通过新开发的宏分生孢子诱导方法，研究人员成功获得了五个菌株的宏分生孢子用于测试。萌发试验显示，所有五个菌株均对嘧菌酯敏感，其孢子萌发在0.01至0.1 μg mL^-1浓度间被显著抑制，EC₅₀值介于0.058至0.119 μM之间。该病原菌的宏分生孢子为多细胞结构，平均长度28.9 μm，宽度3.8 μm，其形态可能与镰刀菌（Fusariumspp.）的宏分生孢子混淆，这为病害的正确诊断提供了重要信息。

D. cari和 Heterosphaeriasp. 细胞色素B位点的测序

对细胞色素b基因部分区域的测序分析，为表型抗性提供了分子机制证据。在20株 D. cari中，11株不敏感菌株均携带导致甘氨酸被丙氨酸取代的G143A突变，而该突变在所有敏感菌株中均不存在。另一个已知的抗性相关突变F129L在所有 D. cari菌株中均未检出。对于12株 Heterosphaeriasp. 的分析则表明，G143A和F129L突变均不存在，这与其对嘧菌酯敏感的表型结果一致。

本研究揭示了加拿大萨斯喀彻温省芫荽和葛缕子花枯病病原菌对关键杀菌剂嘧菌酯的敏感性存在显著差异。超过半数的葛缕子病原菌 Didymella cari分离株对嘧菌酯高度不敏感，且分子证据确证这种不敏感性由细胞色素b基因的G143A突变导致。这一发现为当地田间使用该杀菌剂后仍出现病害失控的现象提供了直接解释，并对依赖单一Q_oI类杀菌剂的病害管理策略敲响了警钟，表明抗性种群可能已在多个农场出现并扩散。相比之下，芫荽病原菌 Heterosphaeriasp. 的测试菌株均对嘧菌酯敏感，且不携带已知的抗性突变，提示2016年观察到的病害流行更可能与施药时机等其他因素有关，而非病原菌抗性。研究还通过创新方法成功诱导了 Heterosphaeriasp. 的宏分生孢子阶段，为该未知物种的生物学研究和病害诊断提供了重要依据。

综上所述，这项发表于《Canadian Journal of Plant Pathology》的研究具有重要的理论与实践意义。它首次系统评估了加拿大西部这两种特色作物关键病原菌对嘧菌酯的抗性现状，明确指出了葛缕子生产中因病原菌抗性而面临的严峻挑战。研究结果强烈表明，当前过度依赖单一作用模式的Q_oI类杀菌剂（如嘧菌酯）的策略具有高风险性，可能加速抗性病原种群的选择与扩张。因此，为保障芫荽和葛缕子产业的可持续发展，亟需为生产者提供更多元化、创新的病害管理工具，包括注册不同作用机理的杀菌剂、探索生物防治方案，并加强对病原菌种群抗药性的持续监测。同时，对 Heterosphaeriasp. 的深入研究，也将有助于阐明其生活史和病害流行规律，为制定更精准的综合防治策略奠定基础。