PLOS PATHOGENS | 云南大学张汉波团队研究揭示病原真菌对植物的多重侵染机制！

单一病原菌感染单一宿主的传统观念已被植物病理学广泛接受；然而，越来越多的例子表明，由多种微生物引起的多重侵染对于植物病害来说很常见。因此，了解多重侵染如何影响宿主-病原菌相互作用的关键组成部分变得越来越重要，包括植物内毒力和病原菌积累、病原菌种群的进化轨迹和侵染动态。经典理论预测，多重侵染的毒力进化取决于病原菌的传播方式和病原菌以及宿主的种群动态。大多数假设病原菌水平传播（来自周围环境）的模型预测，被多重侵染的宿主内部竞争有利于病原菌毒力的增加；因此，增加的毒力有利于病原菌向其他宿主的传播，而宿主内部的竞争排除了较弱的病原菌，进而导致病原菌多样性下降。然而，如果病原菌是垂直传播的，自然选择会使对宿主健康危害较小的病原菌受益；在病原菌垂直和水平传播的情况下，当宿主密度增加时，对低毒力的选择变得更强。

然而，落后于理论模型的进展，实验研究集中在由同一物种的多个菌株组成的侵染。对于植物病害，仍然缺乏对不同物种多重侵染、混合传播模式下毒力进化的实验进化研究，这代表了与自然系统中任何给定植物宿主相关的病原菌的真实情况。研究提出了关于毒力的三步实验进化研究。然而，在实验室或温室中，很难通过在单个宿主上通过垂直和水平传播接种具有不同毒力的不同物种的多种侵染来进行连续传代。寻找合适的自然发生的宿主-病原菌系统是验证迄今为止理论预测的另一种方法。

2021年7月15日，国际权威学术期刊PLOS PATHOGENS发表了云南大学张汉波团队的最新相关研究成果，题为Virulence and community dynamics of fungal species with vertical and horizontal transmission on a plant with multiple infections的研究论文。

进化论中广泛模拟了来自同一物种的病原菌多次侵染的毒力进化。然而，相关的实验研究仍然很少，特别是关于不同病原菌物种的多重侵染。本研究表征了入侵植物紫茎泽兰中病原真菌的毒力和群落动态，以验证模型所产生的预测。研究人员观察到紫茎泽兰对多种叶面病原菌高度敏感，在叶斑内具有混合的垂直和水平传播。传播方式主要决定了叶斑水平的病原菌群落结构。随着时间的推移，叶斑病原菌群落的多样性下降；此外，垂直传播的病原菌对宿主紫茎泽兰的毒力减弱，而水平传播的病原菌对宿主的毒力增强。结果表明，经典模型对多重侵染毒力进化的预测在复杂的现实环境中仍然有效，并突出了传播模式对叶面病原真菌病害流行的影响。本研究还提出，种子传播的真菌在通过叶斑内的多种侵染构建叶面病原菌群落方面发挥着重要作用。

图 1. 叶斑真菌的分离和毒力验证

图 2. 叶斑真菌和种传真菌之间的共享OUT

图 3. 宿主入侵历史中多次感染叶斑内病原真菌的多样性和结构

图 4. 宿主紫茎泽兰的真菌毒力进化

图 5 SFP和非SFP真菌的毒力和宿主范围

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