陕西
小麦条锈病是全球小麦生产中危害最严重的真菌病害之一。其病原菌具有传播范围广、变异速度快等特点，长期威胁世界粮食安全。不同于多数真菌，小麦条锈菌在侵染阶段具有特殊的“双核”生活方式，即单个孢子中同时存在两个遗传背景不同的单倍体细胞核。这一独特生物学特征使其具备快速产生遗传变异和适应新环境的潜力，但两个核谱系的起源、分化及其对病原菌全球扩散的影响一直缺乏系统认识。
近日，西北农林科技大学植物免疫研究团队在期刊Current Biology在线发表了题为Two ancient nuclear lineages and divergent reproductive strategies drive global success of the wheat stripe rust pathogen的研究论文。该研究基于全球范围内507份小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）基因组数据，揭示了两个古老核谱系共同驱动小麦条锈菌遗传多样化和全球适应的新机制，为理解条锈菌长期演化规律和精准病害监测提供了新的理论框架。
该研究整合全球507份小麦条锈菌群体基因组资源，并结合多份高质量分单倍型基因组组装数据，系统重构了小麦条锈菌的群体结构和演化历史。研究发现，全球小麦条锈菌群体主要由两个长期分化的古老核谱系组成，分别命名为nuclA和nuclB。群体历史分析表明，这两个核谱系源于共同祖先，并在约10000年前发生显著分化，该时期与小麦驯化和早期农业扩张过程相对应，表明农业生态环境变化可能促进了病原菌核谱系的长期分化。
进一步研究发现，不同核谱系组合与繁殖方式共同塑造了全球小麦条锈菌群体结构。其中，携带nuclA–nuclB组合的群体（CL1）具有较高杂合度，全球广泛分布，主要通过无性繁殖维持，同时伴随频繁的核交换；而nuclA–nuclA（CL3）和nuclB–nuclB（CL2）同源核组合群体表现出明显的有性重组特征，nuclA–nuclA主要分布于南亚和东非，nuclB–nuclB主要分布于中国。古老核谱系分化、区域繁殖策略差异以及核交换事件共同推动了现代小麦条锈菌群体的形成与扩散。
研究的重要发现之一，是揭示了体细胞核交换（somatic nuclear exchange）在小麦条锈菌适应进化中的重要作用。通过单倍型基因组比较分析，研究人员发现部分菌株共享高度相似的核单倍型，但其伴随核存在显著差异，说明不同核谱系之间发生了重新组合。例如，GSY17-10A与GSY16-9A两个核单倍型仅存在约270个SNP差异，核苷酸一致性达到99.99%，而其对应的另一核背景明显不同，表明核交换可能促进优势核谱系在不同遗传背景中的传播。
此外，研究还发现小麦条锈菌毒性菌系V26（克服抗病基因Yr26毒性）可在不同遗传背景的条锈菌群体中独立产生。在以无性繁殖为主的群体中，毒性变化可能与突变和核交换有关；而在有性重组活跃的群体中，则可能主要通过遗传重组产生新的毒性组合。
综上所述，该研究建立了以“核谱系演化—繁殖策略—核交换—适应性形成”为核心的小麦条锈菌全球演化模型，提出未来病害监测应从传统的菌株和毒性类型分析，进一步关注病原菌核谱系组合状态，以更加准确地评估病原菌潜在演化能力和流行风险。
西北农林科技大学博士后王洁荣为该论文第一作者，赵晶副研究员和康振生院士为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国博士后科学基金等项目支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.08.009
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