为粮食稳产提供有力保障（开卷知新）

　　小麦是我国重要的粮食作物，小麦稳产事关我国粮食安全大局。在小麦生产中，条锈病危害巨大。小麦条锈菌可以通过气流远距离传播，造成条锈病大规模流行并导致小麦大幅减产，严重威胁粮食安全。2020年9月我国将小麦条锈病列为一类小麦病害防治对象，进行统防统治。

　　10余年来，我们团队通过不懈研究，证实有性生殖是小麦条锈菌变异产生新小种的主要途径，广泛分布的感病小檗（转主寄主）与小麦条锈菌有性生殖的常年发生，是导致我国西北越夏易变区条锈菌新小种策源地形成的根本原因。这一研究成果从源头上揭开了我国西北越夏易变区形成之谜，为我国小麦条锈病全面综合治理提供了科学依据。

　　条锈菌变异产生新小种，是条锈病防治的世界性难题

　　小麦条锈病是全球流行性病害。20世纪40年代至今，小麦条锈菌新小种不断出现，导致我国8批次的主栽小麦品种丧失抗病性，造成病害全国大流行，最严重的年份小麦减产60亿公斤。

　　条锈菌是活体营养型真菌，其繁殖离不开活的寄主小麦。平原地区的小麦收获后，病原菌孢子随风吹至高海拔地区的晚熟小麦、禾本科杂草和自生小麦（收获时散落在田里的种子生长出来的小麦），侵染存活度过夏天。当秋季冬小麦播种出苗后，又被风吹到秋苗上侵染，在小麦组织内存活或缓慢繁殖度过冬天。春季再随风吹到广大麦区造成病害流行。如此，周而复始形成病害的周年循环。

　　种植抗病小麦品种是防治条锈病的重要措施，但这些小麦品种往往在种植数年后丧失抗病性，成为感病品种。小麦品种为什么会丧失对条锈病的抗性呢？研究发现小麦条锈菌新小种的出现是根本原因，其迅速累积传播到其他小麦产区并发展为优势小种，造成了病害的流行。因此，条锈菌变异产生新小种的途径就成为条锈病研究的焦点。

　　我国研究人员早期调查研究发现，90%以上小麦条锈菌新小种首先在甘肃天水、陇南两市出现，而后随风传播到东部广大麦区造成大流行。因此，该地区被称为西北越夏易变区、新小种策源地和菌源基地。然而，长期以来，西北越夏易变区、新小种策源地等形成的根本原因一直未被揭示。

　　小麦条锈菌究竟是通过什么途径发生变异的呢？围绕这个根本问题，我们团队先后开展了大量研究工作，发现因突变、异核重组（不同病原菌小种间的细胞核的交换重组），以及病原菌对主要寄主（小麦和禾本科杂草）或环境逐渐适应而发生的变异，是造成小麦条锈菌变异的主要原因。但是，长期以来，由于小麦条锈菌的有性循环阶段（与许多植物锈菌一样，小麦条锈菌存在无性繁殖和有性生殖阶段）一直没有被发现，有性生殖在条锈菌变异产生新小种中的作用，也一直是未知的。

　　随着2010年条锈菌进行有性生殖的寄主小檗（一种灌木）的确定，我们研究证实了条锈菌可通过多种方式完成有性生殖，发生高度变异。有性生殖产生的后代中有非常高比例的新小种，有的新小种毒性明显增强，具有强致病力，从而揭示了有性生殖是导致小麦条锈菌变异产生新小种的主要途径。与此同时，明确小麦条锈菌完成完整的繁殖（无性繁殖与有性生殖）过程复杂，一共产生5种不同类型的孢子，分别主要在小麦和感病小檗上完成。其中夏孢子主要侵染小麦，担孢子侵染小檗，在小檗上完成有性生殖产生锈孢子继而侵染小麦。

　　研究新发现厘清病害循环，为病害防治提供科学支持