粉红雪霉病病原体 Microdochium majus 和 Microdochium nivale 的染色体级基因组组装

雪下的隐秘威胁

对许多人来说，小麦是看不见的主食，默默地填满我们的面包篮和面条碗。然而在冰冷且被积雪覆盖的田地里，一种鲜为人知的病害——粉红雪霉——可能会消灭大片冬小麦，威胁收成和区域粮食安全。本研究揭示了该病背后的微观世界，拼接出其两种主要真菌罪魁的完整遗传“蓝图”。通过从头到尾绘制它们的 DNA，研究人员提供了一个基础性资源，可能帮助育种者和植物病理学家培育更耐病的小麦并制定更有效的防治策略。

为何雪霉对农民与粮食至关重要

粉红雪霉在积雪覆盖未冻结土壤、寒冷潮湿的条件下繁盛。在这层雪被下，属 Microdochium 的真菌悄悄感染小麦及大麦、燕麦等其他谷物。在北美、欧洲、俄罗斯及中国部分地区的暴发已导致严重的产量损失，有时使田地成为不可用。本病可在幼苗至成熟期的任何阶段侵染小麦，引起叶斑、茎鞘腐烂以及颖壳受损。由于这些真菌能在土壤中长期存活，并不会在雪融后消失，农民面临持续挑战，常规杀菌剂和田间管理并不能总是奏效。

两种相似真菌被辨识为不同物种

几十年来，主要的粉红雪霉病原体——Microdochium majus 和 Microdochium nivale——一度被认为只是单一物种的两个变体。在显微镜下，它们的丝状生长和孢子难以区分。直到现代 DNA 检测出现，科学家才将它们确认为独立物种。但此前尚无任何一种真菌的完整染色体级图谱。这类图谱至关重要，因为即便细微的遗传差异也会改变病原体的感染方式、越冬能力或对杀菌剂的反应。本项工作弥补了这一空白，为每个物种的一个菌株构建了完整且高质量的基因组组装。

构建完整的遗传蓝图

研究团队结合了两种前沿的 DNA 测序方法：能够跨越大片 DNA 区段的长读长技术，以及用于纠正小错的短而高精度的读长。在实验室培养真菌并小心提取其 DNA 后，他们使用这些技术将数千个片段拼接成各自的基因组，并对结果进行打磨以提高准确性。最终组装分别覆盖约 3,650 万和 3,730 万个碱基，分别对应 M. majus 与 M. nivale。每个基因组由 13 条核染色体和一个环状线粒体基因组组成，且在染色体两端呈现特征性的重复模式——这表明序列从端粒到端粒连续无缺口。

基因组揭示的相似性与差异

获得完整蓝图后，研究人员在每种真菌中登记了超过 11,000 个基因，并使用广泛接受的基准评估其基因集的完整性；两者都通过了评估。他们随后并列比较了两者的基因组。染色体之间高度对应，表明两物种的总体结构非常相似。然而比较也发现了一些小的重排以及某些区域在一种物种中存在而在另一种中缺失的基因。这些基因中许多与分泌蛋白和生物合成簇有关，可能影响真菌与寄主植物的相互作用，从而改变侵染力、越冬策略或对处理的敏感性。

除了给出整齐的基因图谱外，该研究还公开提供了所有测序数据、基因组组装结果和分析代码。这使得该工作成为全球植物科学家共享的工具包。借助这些资源，研究者现在可以探查感染期间哪些真菌基因被激活、寻找用于追踪田间种群的标记，以及识别可供育种用于增强小麦抗性的靶点。简言之，论文提供了两种主要粉红雪霉真菌的完整遗传参考，为更智能、更持久的保护小麦及其所依赖的粮食供应奠定了基础。

引用: Yang, M., Xu, M., Chen, W. et al. Chromosome-level genome assemblies of the pink snow mold pathogens Microdochium majus and Microdochium nivale. Sci Data 13, 636 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07013-9

关键词: 小麦病害, 粉红雪霉, 真菌基因组学, 植物病理学, 作物保护