Pustula echinaceae sp. nov.（Albuginales, Oomycota），一种引起观赏植物紫锥菊（Echinacea purpurea (L.) Moench）白疱锈病的新种

《European Journal of Plant Pathology》：Pustula echinaceae sp. nov. (Albuginales, Oomycota), a new species causing white blister rust disease on the ornamental plant Echinacea purpurea (L.) Moench

　　

Albuginales目（Albuginales）包括白疱锈病（white blister rust）的病原体，该病害影响多种栽培和野生杂草植物。Pustula属是迄今为止鉴定出的五个主要白疱锈病谱系之一，引起菊类植物（asterids，最大的开花植物类群）的病害。Pustula属由多个系统发育上不同且具有寄主特异性的谱系组成，其中许多尚未被正式描述。在本研究中，研究人员调查了从具有经济价值的观赏植物紫锥菊（Echinacea purpurea）采集的白疱锈病样本。基于COX2 mtDNA（细胞色素c氧化酶亚基II线粒体DNA）的系统发育分析，并在ITS（内转录间隔区）和LSU（核糖体大亚基）rDNA序列比较的支持下，结合详细的形态学调查，揭示了一个区别于先前已知Pustula物种的独立谱系。因此，研究人员描述并图示了一个新种——Pustula echinaceae sp. nov.，其感染紫锥菊。

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**研究背景、问题及开展原因**

白疱锈病（white blister rust）是由Albuginales目（Albuginales）卵菌引起的一类专性寄生性病害，影响多种栽培和野生杂草植物，具有重要的经济影响。该目包含多个属，其中Pustula属是五个主要谱系之一，主要寄生在菊类植物（asterids）上，这是开花植物中最大的类群。已有研究通过分子系统发育和形态学证据表明，Pustula属内部存在多个系统发育上独立、寄主特异性强的谱系，但许多谱系尚未被正式描述，反映了该属多样性的低估。紫锥菊属（Echinacea）包含9个物种，其中紫锥菊（Echinacea purpurea (L.) Moench）作为一种具有观赏和药用价值的经济作物，在全球广泛栽培。尽管美国已有关于紫锥菊上白疱锈病的报道（Rogerson, 1958; du Toit & Derie, 2014; Spies et al., 2016），但病原物均未被鉴定到种水平。近年来的分类修订表明Pustula属在菊科（Asteraceae）上表现出严格的寄主特异性，结合紫锥菊的经济重要性，研究人员推测紫锥菊上可能存在尚未描述的Pustula新种。因此，本研究旨在通过详细的形态学分析和系统发育关系评估，正式描述该病原物。

**研究内容、结论及意义**

研究人员从德国巴登-符腾堡州曼海姆的栽培紫锥菊上采集了白疱锈病样本，进行了形态学观察和分子系统发育分析。基于COX2 mtDNA序列的系统发育树显示，该样本与先前来自Echinacea angustifolia的两个标本（E2和DAOM242817）形成一个独立、支持度高的单系分支，与已知物种P. helianthicola互为姐妹群，显示出约2.5%的序列差异。ITS和LSU序列比较进一步支持这一结果。形态学测量表明，该新种在初级孢子囊大小和壁厚、次级孢子囊环带厚度、卵孢子大小及表面纹饰方面与P. helianthicola存在显著差异。综合分子、形态和寄主证据，研究人员将这一谱系鉴定为新种Pustula echinaceae sp. nov.，并提供了正式描述。该研究发表在《European Journal of Plant Pathology》上，揭示了Pustula属的多样性，强调了紫锥菊上白疱锈病病原的独立分类地位，并为该病害的监测和防控提供了基础。

**主要关键技术方法**

研究人员使用了以下关键技术方法：1）形态学观察：将病原结构在70%乳酸溶液中加热制片，使用微分干涉差显微镜（DIC）测量孢子囊、孢子囊梗和卵孢子的尺寸与特征。2）DNA提取与PCR扩增：从干燥标本的病组织提取基因组DNA，分别扩增ITS（包括部分ITS1、ITS2和5.8S rDNA）、LSU rDNA和COX2基因。3）系统发育分析：对COX2序列使用最大似然法（ML）、贝叶斯推断（BI）和最小进化法（ME）构建系统发育树，并以Wilsoniana bliti为外群。样本来源为德国，公共数据库中的Pustula属参考序列用于比较。

**研究结果**

**Phylogeny**：基于COX2 mtDNA序列的系统发育分析（ME/ML/BI）显示，本研究中的标本（PX833722）与来自E. angustifolia的两个标本（E2和DAOM242817）形成一个独立单系分支，与P. helianthicola（来自向日葵）为姐妹群，支持值最大（ME/ML自展值100/98，贝叶斯后验概率1）。COX2序列间100%一致，而与P. helianthicola有约2.5%的差异。ITS序列与该谱系内已知序列几乎一致（99.8%），LSU序列100%一致，进一步支持其独立性。

**Morphology**：形态学测量显示，新种P. echinaceae的初级孢子囊平均大小为20.2 × 17.8 μm，壁厚平均4.4 μm；次级孢子囊平均20.2 × 19.8 μm，环带厚度平均2.5 μm；卵孢子平均53 × 50.5 μm，表面纹饰主要为网状，伴有不规则突起。与P. helianthicola相比，初级孢子囊较大且壁厚，环带更厚，卵孢子更大，纹饰变异更丰富。

**Taxonomy**：研究人员正式描述了新种Pustula echinaceae Alizadeh & Thines, sp. nov.（MycoBank MB 861979），其命名指代寄主属Echinacea。诊断特征为：初级孢子囊稍大、壁厚，次级孢子囊环带较厚，卵孢子较大且表面纹饰多变。模式标本采自德国曼海姆的栽培紫锥菊，保存于FR-0046198。完整描述包括孢子囊链、卵孢子形态等细节。

**讨论与结论**

讨论部分指出，Pustula属在菊类植物上的多样性尚未被充分认识，而紫锥菊上的谱系与向日葵上的P. helianthicola在遗传和形态上均明显分离，支持其作为独立物种。COX2基因被证明是物种鉴定的可靠标记，其种间变异高，种内变异低或无。ITS和LSU数据与COX2结果一致，进一步验证了该谱系的独特性。研究还讨论了德国出现该病原的可能来源，推测可能与北美（美国）的跨大西洋引入有关，如通过无症状植物或染病种子的贸易传播，但具体路径尚需流行病学和群体遗传学研究。此外，准确物种鉴定对制定防控策略至关重要，以免重蹈Peronospora belbahrii因误判而全球扩散的覆辙。形态学比较中，与du Toit和Derie（2014）报道的来自E. angustifolia的Pustula标本存在一些差异，可能反映寄主种间的变异或遗传分化，但需进一步群体遗传学研究确认。

研究结论部分可归纳为：基于COX2、ITS和LSU序列的分子证据，结合形态学与寄主关联性，该紫锥菊上的Pustula谱系被确认为一个新种——Pustula echinaceae sp. nov.。该研究为Pustula属的系统分类提供了新数据，并强调了对经济植物病原进行精准鉴定以评估其扩散风险和生态影响的重要性。