给秆锈病做个全纪录,就看它是怎么从孢子变成脓疱的吧。禾柄锈菌是这事儿的策划者,这家伙可挑剔了,人工培养根本养不活,一换地方倍性就乱套。但到了野外立马变多面手,靠着五个孢子阶段搞个无性变有性的大变身。从休眠的“端孢子”开始,它在禾本科植物身上疯狂长夏孢子,接着潜入小檗属植物那里避暑完成性繁殖,最后又杀回禾本科秋后算账。小檗属看着温柔,其实要求高得很,给它做基因互作的好地方让病毒和植物来回拉锯,直接决定明年小麦的死活。 感染一开始就是茎秆或叶鞘上的一个褪绿点,肉眼都看不出来。过个8到10天,夏孢子堆得像小山一样,把表皮撑破形成脓疱,远看像铁皮上的锈斑。夏孢子用完后,黑色顶生孢子接班,染病的地方就开始发黑了。要是不管它,小麦最后会被榨干营养倒下去。 它的生活史就是一场跨四季的接力赛。秋天的时候,禾柄锈菌在禾本科快熟的叶子里憋出端孢子。冬天睡觉,等到第二年春天小檗属的新芽一冒头,它们就同步发芽了。减数分裂先干完,四个单倍体核被切成“四兄弟”,挑着担子喷出担孢子就起飞了。 伏牛花叶面是担孢子的第一站也是第一道关。想闯过去就得有“配对密码”,+和-两种交配型才行。在瓶状脓核里发现糖蛋白帽子只在相反类型的表面才有,就像磁铁一样吸另一半。接触、融合、核迁移几小时后双核状态就好了,性孢子器在下面悄悄成型破裂释放出双核孢子链。 一旦aeciospore登陆禾本科茎叶致病进程就进入高速模式了。真菌在表皮下铺菌丝冒大量夏孢子这些子弹一炸就形成肉眼可见的脓疱;风再一吹就把它们送去下一株小麦循环往复一季能再侵染好几次。 要想建立有效感染关键在气孔能不能穿透。有水膜的时候胚芽管垂直破土出来附着胞就像个炮台准备好了。Yirgou和Caldwell发现CO₂浓度直接决定穿透效率:没CO₂时光合作用停了气孔张开真菌最容易得手;1% CO₂环境下不管怎么弄也不行。“黑夜加露水加低CO₂”就是秆锈病最爱作案的时候。 一旦穿透成功真菌先把酶分泌出来溶解壁层再撑开吸器母细胞吸器像针管一样插进细胞壁里吸氨基酸和己糖。蚕豆锈菌的研究显示这些转运蛋白基因在吸器里表达很高H⁺-ATP酶把质子泵进去形成梯度提供动力让营养源源不断被抢走吸器不断分枝直到把整株小麦吃完枯死。 美国中部因为根除冬小麦秆锈病一度消失了但自生麦苗和路边的种子库成了“绿色桥梁”让病菌无缝衔接澳大利亚印度轮作区也一样欧洲因为种植结构和气候变了看不到大暴发了寄主布局气候窗口和防控策略的博弈才是决定未来的关键。