特约稿件——稻曲病菌的生命之谜

稻曲病菌是一种侵染水稻颖花引起穗部发病的病原真菌。它特异性侵染水稻孕穗期的花丝，在颖壳内形成白色菌丝块并逐渐长大，撑开内外颖壳从合缝处外露，包裹整个小花，形成球状病原物，即稻曲球（如下图所示）。稻曲球中含有危害人畜的真菌毒素，严重威胁着粮食生产安全。近年来，稻曲病在四川、湖南、江苏、浙江、广东、云南、黑龙江等省普遍发生，尤其是在水稻孕穗期遇上阴雨连绵天气的年份大规模流行，成为我国各水稻产区的主要病害之一。

目前，关于稻曲病菌的生活方式和侵染机制有许多不明之处。例如，水稻孕穗期之前稻曲病菌如何生存？为什么水稻孕穗期的阴雨天气会加重病情？稻曲球的大小通常是水稻成熟籽粒的数倍，暗示其形成需要大量营养物质，那么稻曲菌如何从水稻颖花中获取营养形成稻曲球？四川农业大学水稻所王文明研究员课题组的近期研究结果打开了解析上述谜团的一道门。

他们的研究发现，在潮湿有水条件下稻曲病菌能在多种田间杂草（如稗草、马唐、千金子等）叶片上附生生长，并在短时间内产生大量分生孢子。而且，从杂草叶片上分离的稻曲病菌仍能引起水稻发病。这一结果暗示稻曲病菌的附生特征可能为其在水稻孕穗期侵染颖花提供充足侵染源，也能解释为什么当水稻孕穗期赶上阴雨连绵的天气稻曲病发病更加严重（详见Fan et al. 2014, Plant Pathology, 63: 937-945）。该研究小组还发现，水稻颖花被稻曲病菌侵染后，其各个花器官被菌丝包裹，不能完成正常的开花过程，同时由于颖花授粉受精被阻断子房不能发育灌浆。出乎意料的是，感病颖花中具有胚乳特异性表达特征的水稻灌浆相关基因高度表达。由于这类基因与营养储存相关，推测稻曲病菌很可能通过激活水稻颖花的灌浆系统，并拦截灌浆过程中从源器官运输而来的大量营养物质，以供病原菌生长及稻曲球的形成（详见Fan et al. 2014, Journal of Integrative Plant Biology, Online, doi: 10.1111/jipb.12299）。目前，王文明研究员课题组正在运用细胞分子生物学和生物信息学等手段，对上述科学假说进行验证和深入解析。

王文明教授的提供关于该研究的PPT。

水稻所樊晶供稿