植物免疫研究团队在小麦条锈菌全球演化机制研究中取得新进展

小麦条锈病是全球小麦生产中最具破坏性的病害之一，其病原菌—小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）具有极强的环境适应能力和快速变异能力，能够不断突破小麦抗病基因防线，引发周期性流行，对全球粮食安全构成重要威胁。不同于许多真菌，小麦条锈菌是异核二倍体真菌，其夏孢子中同时存在两套遗传组成不同的单倍体细胞核；并且它的生活史非常复杂，兼具有性生殖与无性繁殖两种繁殖方式。长期以来，我们一直关注：小麦条锈菌的遗传多样性如何产生？不同生态区域的病原群体如何形成？其快速适应和全球扩散背后的演化机制是什么？

近日，我室植物免疫研究团队在《Current Biology》发表题为“Two ancient nuclear lineages and divergent reproductive strategies drive global success of the wheat stripe rust pathogen”的研究论文。该研究整合了全球507份小麦条锈菌基因组资源和多份高质量分单倍型基因组组装数据，从中国群体结构入手，逐步解析不同群体的繁殖方式、核组成、核交换和毒性演化特征，并进一步扩展至全球群体，重建了两个古老核谱系的演化历史，提出了一个解释小麦条锈菌全球扩张与适应的核水平演化模型。研究表明，现代全球小麦条锈菌群体并非仅是不同“菌株”的集合，而是两个具有深远演化历史的核谱系在有性重组、无性扩张和体细胞核交换等作用下持续分化、保存与重新组合的结果。

研究发现，全球小麦条锈菌主要由两个深度分化的古老核谱系nuclA和nuclB构成，并形成三种主要核组合：全球广泛分布的CL1为nuclA–nuclB，主要通过无性繁殖扩张；主要分布于中国的CL2为nuclB–nuclB，主要分布于南亚和东非的CL3为nuclA–nuclA，后两类群体均表现出更明显的有性重组特征。研究还发现，相同或高度相似的细胞核可以出现在不同伴随核背景中，表明体细胞核交换是产生新核组合并塑造全球遗传多样性的重要机制。群体历史分析表明，nuclA和nuclB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大体吻合，表明农业生态环境变化可能进一步强化了核谱系分化。研究同时发现，对小麦抗病基因Yr26具有毒性的V26菌系可在CL1和CL2不同遗传背景中独立产生，说明不同繁殖策略可以通过不同演化路径形成相似的适应性表型。

综上，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。