微生物所在我国检疫性真菌系统学研究中取得重要进展

2021-11-22 14:00:46


防止外来有害生物入侵是实现我国农林业可持续发展和维护国家生态安全的重要保障。检疫性有害生物名录是口岸检疫的重要执法依据和工作指南,其中植物检疫性有害真菌包括130种,约占整个名录的29%。
由于大部分真菌形态微小、难以简单依靠形态特征进行鉴定识别,其检测与防控一直是工作中的难点,有害真菌的检出率远远低于昆虫、杂草等其它类群。
在现行针对检疫性真菌的国家及行业标准中,仅有47项采用分子检测,导致这一困难的根本原因是检疫性真菌名录中约半数物种缺乏模式标本、菌株及可靠的参比序列,且大部分物种的系统发育关系及其与近源物种的种间关系还不明确,极大阻碍了检测方法的研发,不仅造成一线检疫人员无据可依,也是建设智慧海关、守护国门生物安全的关键瓶颈。
中国科学院微生物研究所蔡磊研究员团队长期致力于植物病原真菌的分类、系统演化、及检疫技术研究。
由于外来有害真菌的特殊性,难以在国内对其活性样本深入开展工作。团队通过实地出访研究、国际数据合作、干制样品借阅等多种方式,对进境检疫性真菌名录中跨境频率高、检测难度大的座囊菌纲真菌全部33个检疫物种(如小麦叶疫病菌、柠檬干枯病菌等)的现用名称、标准形态、寄主范围、地理分布、DNA条码、系统演化地位、典型病征等开展了全面的专著性研究,并根据国际“一菌一名”原则和最新分类系统,更新了其中23个物种的现用标准名称(表1)。
其次,对模式标本缺失和损毁的物种指定4个选模式、3个附加模式、2个新模式和5个凭证标本,为这些物种的检疫提供了最关键的参照。根据我们对系统分类的最新研究成果,将始发于北美的苹果球壳孢腐烂病菌处理为新组合Xenosphaeropsis pyriputrescens (C.L. Xiao & J.D.Rogers) F. Liu, Crous & L. Cai comb. nov. 
此外,本研究还对小麦叶疫病菌(Alternaria triticina)、马铃薯坏疽病菌(Boeremia foveata)、十字花科蔬菜黑胫病菌(Plenodomus lingam)等17个检疫物种进行了全基因组测序,并将权威序列补充至我国植物检疫性真菌数据库(http://casbrc.org/pqfungi/),为后续高精准检测技术的研发提供了科学、权威的数据支撑。
本研究成果有望大幅提升海关对检疫性座囊菌纲真菌的检测水平,快速推进高通量检测芯片的研发工作,并为下一步检疫名录的更新提供重要的参考。
相关研究成果近期以专著性论文在真菌学期刊Persoonia-Molecular Phylogeny and Evolution of Fungi(IF5y = 10.667)在线发表,微生物研究所真菌学国家重点实验室蔡磊课题组赵鹏博士为第一作者,刘芳副研究员为通讯作者。研究得到了中国科学院战略生物资源计划、青年创新促进会、国家自然科学基金等的经费支持。原文链接:https://doi.org/10.3767/persoonia.2021.47.02.                        
表1. 检疫性座囊菌纲真菌的规范名称、新模式指定、新测参考基因组、形态描述及条码序列更新情况。
图1. 本研究指定的首发于北美的松针褐斑病菌的附加模式形态特征。该种为北半球分布种,可引起53种松属植物种和杂交种的褐斑病,造成年均减产约453 000 m3,被非洲、美洲、亚洲和欧洲多国列为检疫对象。
图2. 本研究澄清了分别首发于印尼、日本、美国、安哥拉、巴西的5种假尾孢属检疫性真菌的系统发育地位和种间关系。
3. 通过对具有70多年历史的模式标本以及近期国内截获的新鲜标本开展综合研究,首次澄清了检疫性物种麦类壳多胞斑点病菌Parastagonospora pseudonodorum, syn. Leptosphaeria avenaria f.sp.triticea的系统发育地位和种间关系。截获的新鲜标本相关数据由上海海关易建平研究员提供。本研究同时还澄清了我国尚未发生的其他麦类作物病原菌的世界分布状况。


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