《Journal of Fungi》：Molecular Detection, Aggressiveness, and Vegetative Compatibility of Macrophomina phaseolina Isolates from Common Bean Fields in Sinaloa, Mexico
Edgar Edel Rodríguez-Palafox,
Juan Manuel Tovar-Pedraza,
Hugo Beltrán-Pe?a,
Elizabeth García-León,
Moisés Camacho-Tapia,
Santos Gerardo Leyva-Mir,
Alma Rosa Solano-Báez and
Guillermo Márquez-Licona
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本研究旨在阐明墨西哥北部锡那罗亚州菜豆炭腐病的病原菌多样性与致病特性。针对该地区12个田间采集的50份菌株，研究者运用物种特异性引物、致病力测试及菌丝体融合性试验，首次系统性地完成了菌株的表型与分子鉴定、攻击力评估及营养体亲和性分组，明确了菜豆炭腐病在当地由M. phaseolina引起，并揭示了其菌株间显著的致病力差异及复杂的群体遗传结构，为病害精准诊断与综合防控提供了关键科学依据。
在墨西哥，菜豆是仅次于玉米和小麦的第三大重要作物，然而，一种被称为炭腐病的土传真菌病害正严重威胁着其生产。这种病害由炭腐病菌属（Macrophomina）真菌引起，尤其喜欢在高温、低湿的胁迫环境下“兴风作浪”，可导致植株从茎基部开始干腐、萎蔫，最终死亡，造成严重的产量损失，在某些条件下损失可高达60%。长期以来，墨西哥菜豆的炭腐病一直被归因于病原菌M. phaseolina。但近年来，全球范围内在多种作物上陆续发现了新的炭腐病菌物种，如M. pseudophaseolina和M. euphorbiicola。这引出了一个关键问题：在墨西哥重要的菜豆产区锡那罗亚州，导致炭腐病的究竟是M. phaseolina这一个“老面孔”，还是已经出现了其他“新成员”？此外，当地病原菌群体的致病力有何差异，其群体遗传结构又如何？回答这些问题，对于理解病害流行规律、选育抗病品种以及制定精准的防控策略至关重要。为此，由Edgar Edel Rodríguez-Palafox等研究人员组成的研究团队，在锡那罗亚州北部菜豆田中展开了一场“病原侦探”行动，相关成果发表在学术期刊《Journal of Fungi》上。
为了回答上述科学问题，研究人员在2020-2021年生长季，从锡那罗亚州北部的阿奥梅和瓜萨韦两市的12个商业菜豆田中，系统采集了表现出炭腐病症状的植株样本。他们从这些样本中分离、纯化并保存了50份真菌菌株。研究运用了多种技术手段：首先，通过形态学观察（如菌落形态、菌丝生长速率、微菌核特征等）对菌株进行初步表征。其次，利用针对三个炭腐病菌物种（M. phaseolina, M. pseudophaseolina, 和 M. euphorbiicola）的特异性引物，通过聚合酶链式反应（PCR）对菌株进行分子鉴定。接着，通过菌丝体融合试验，评估菌株间的营养体亲和性，以划分不同的营养体亲和群（VCGs）。最后，通过人工接种菜豆植株，测定并比较了所有菌株的致病性和攻击力（以病斑长度衡量）。
3.1. 病害发病率
调查显示，在锡那罗亚州北部的12个菜豆田中，炭腐病的发病率在4.4%到11%之间。受感染植株表现出严重的症状，包括发育不良、叶片黄化、萎蔫直至死亡，茎基部可见黄色病变，后发展为灰至深褐色的干腐，并伴有微菌核。
3.2. 形态学分析
在PDA培养基上，菌落表现出显著的形态多样性，共鉴定出七种形态型。50%的分离株菌丝浓密、絮状，初始为深灰色，后转为橄榄黑色。菌丝生长速率在每天26.03至60.47毫米之间。菌落生长超过5天后，会产生球形至不规则、黑色、光滑且坚硬的微菌核，直径在55至165微米之间。此外，还观察到有隔菌丝和近似90度角分支的菌丝。
3.3. 分子检测
使用物种特异性引物对50份菌株进行分子鉴定，结果表明所有菌株均为M. phaseolina。只有针对M. phaseolina的特异性引物对MpEFF/MpEFR能成功扩增出约403 bp的片段，而针对M. pseudophaseolina和M. euphorbiicola的引物对均未产生扩增。
3.4. 营养体亲和性
对50份M. phaseolina菌株进行的菌丝体相容性测试，将其分为七个营养体亲和群（VCGs）。除了VCG-V仅发现于阿奥梅市，VCG-IV仅发现于瓜萨韦市外，其余的VCGs在两地均有分布，与采样地点没有明确的关联。
3.5. 致病性与攻击力
所有接种了M. phaseolina菌株的菜豆植株在接种7天后均出现了坏死病斑、茎基缢缩和茎干腐等症状，对照组则保持健康，证明了所有菌株的致病性。攻击力（以接种12天后的病斑长度衡量）在不同菌株间存在显著差异。根据攻击力水平，菌株被分为低（<20 mm）、中（20-30 mm）、高（>30 mm）三类。其中，30%的菌株表现为低攻击力，62%为中等攻击力，8%为高攻击力。攻击力最强的四个菌株是FAVF323, FAVF319, FAVF321和FAVF320。
本研究表明，在墨西哥锡那罗亚州北部地区，菜豆炭腐病由M. phaseolina单一病原种引起，未检测到其他炭腐病菌种。这一发现确认了M. phaseolina是该地区菜豆炭腐病的优势病原菌。研究首次系统地揭示了该地区M. phaseolina种群的多样性：菌株在菌落形态上表现出七种不同的形态型，在致病力上存在从低到高的连续变异，并且通过营养体亲和性分析划分出了七个VCGs。其中，绝大多数VCG的分布与地理来源无直接关联，表明病原菌可能通过受感染的种子、农具或土壤在区域内广泛传播。同时，攻击力最强的菌株分布在多个VCG中，而攻击力最弱的菌株也存在于不同的VCG，表明攻击力与营养体亲和性之间没有明确的关联，同一VCG内的菌株可能通过菌丝融合交换遗传物质，从而影响致病潜力。
这项研究的意义在于，它首次提供了关于锡那罗亚州菜豆炭腐病病原菌M. phaseolina种群在表型、分子、致病力及群体遗传结构方面的综合信息。通过应用物种特异性引物进行快速、准确的分子鉴定，为田间病害的早期诊断和监测提供了高效工具。发现的七个VCGs和广泛的致病力差异，揭示了当地病原菌种群具有较高的遗传多样性，这可能会增加其环境适应性和克服寄主抗性的风险，对未来的抗病育种和病害综合管理提出了挑战。研究结果为理解该病害在该重要豆类产区的流行病学、评估不同菌株的威胁等级以及制定针对性的防治策略（如轮作、抗病品种布局和生物防治）奠定了坚实的科学基础。研究者也指出，M. phaseolina是一个复杂的病原体，未来需要进一步研究其攻击力变异的遗传基础、病原体对环境胁迫的响应以及不同菜豆品种的抗性反应，以开发可持续的炭腐病管理策略。
