小麦赤霉病菌对氰烯菌酯的田间抗性机制研究

【作者】 张紫阳； 宋心浩； 邱辉； 徐超； 张海波； 蔡义强； 张杰； 朱凤； 杨红福； 田子华； 张帅； 周明国； 段亚冰；

【机构】 南京农业大学植物保护学院农林生物安全全国重点实验室； 江苏丘陵地区镇江农业科学研究所； 江苏省植物保护植物检疫站； 江苏省绿色食品办公室； 全国农业技术推广服务中心；

【摘要】 小麦赤霉病(Fusarium head blight, FHB)是一种由禾谷镰孢菌复合种群(Fusarium graminearumspecies complex, FGSC)引起的毁灭性真菌病害,严重威胁全球小麦生产和粮食安全。氰烯菌酯是由江苏省农药研究所创制的一种肌球蛋白5 (Myosin5)抑制剂,对由镰孢菌引起的多种植物病害具有较好的防治效果,自2007年起在中国登记用于防治小麦赤霉病和水稻恶苗病。近年来,在浙江、黑龙江、安徽等地,水稻恶苗病菌对氰烯菌酯的抗性较高,发生较为普遍。虽然已有关于实验室诱导的小麦赤霉病菌抗性突变体对氰烯菌酯抗性机制的研究,但其田间抗性机制尚不清楚。本团队自氰烯菌酯上市以来,持续开展小麦赤霉病菌对氰烯菌酯的田间抗性监测工作,直到2023年在5 163株田间分离的小麦赤霉病菌中,筛选到6株对氰烯菌酯具有高水平抗性的小麦赤霉病菌,并鉴定为亚洲镰孢菌(Fusarium asiaticum)。序列比对分析发现,这些抗性菌株的Myosin5中均发生了E420K点突变。通过人工定点突变试验证实, Myosin5上E420K点突变是导致亚洲镰孢菌对氰烯菌酯高抗的关键因素。此外交互抗性试验发现,氰烯菌酯与吡唑醚菌酯、氟唑菌酰羟胺和戊唑醇之间无交互抗性。并且,氰烯菌酯抗性菌株在菌丝生长速率、产孢量及致病力方面表现出明显下降,表明其生物适合度降低。分子对接分析表明,E420K点突变降低了肌球蛋白5与氰烯菌酯的亲和力。综上所述,本研究首次报道了田间小麦赤霉病菌对氰烯菌酯产生抗药性,并揭示了亚洲镰孢菌Myosin5的E420K点突变介导其抗性的分子机制,为小麦赤霉病菌抗药性监测与科学管理提供了理论依据和数据支撑。更多还原