7月14日，日本信州大學農學部的入枝泰樹副教授等人的研究團隊宣佈，已發現對農作物造成嚴重危害的炭疽病菌群具有多種侵入植物的方式。此前認為，黑色素化附著胞的形成是炭疽病菌侵染的必要條件，但研究發現，存在能夠藉助黑色素化前的附著胞完成侵染，或是在附著胞形成前就直接侵入並完成侵染的類群。該成果有望推動新型農藥等防治方法的研發，相關研究成果已發表在期刊《Nature Communications》的6月27日刊上。
圖1 研究揭示的炭疽病菌群新型植物侵入方式（圖片提供：信州大學）
全球農業生產損失中約10%至15%源於植物病害，其中大部分由絲狀真菌這一類黴菌造成，其防治已成為了全球性的重要課題。
其中，炭疽病菌群與稻熱病菌的研究由來已久，二者均通過風雨傳播孢子完成侵染。顯微觀察已發現，二者採用相同的策略：附著於植物表面的孢子萌發後，形成圓頂狀附著胞，再通過從中伸出的針狀侵入器官（侵入菌絲）完成侵入並完成侵染。
二者的共同特徵是附著胞會發生黑色素化變黑，由此使膨壓升高，結構變得強韌。自1982年首次報導以來，黑色素化一直被視為侵染的必要條件，尚未有通過其他方式實現侵染的案例報導。
在實際農業生產一線，抑制黑色素化的藥劑已作為有效農藥用於水稻稻熱病防治。炭疽病防治使用殺菌劑，並未使用抑制劑，但已有研究報告指出，抑制黑色素化可阻止侵染。
此外，炭疽病菌具有寄主特異性，例如十字花科炭疽病菌僅侵染十字花科植物。
本次，研究團隊在炭疽病菌研究過程中，發現了即便黑色素化受到抑制仍可完成侵染的波斯菊炭疽病菌。
研究發現，向該病菌中加入黑色素生物合成抑制劑環丙酰菌胺（CAR）後，其附著胞變為透明，黑色素生物合成受到抑制，但病菌仍可從透明附著胞伸出侵入菌絲，成功侵染。
為此，研究團隊針對多種炭疽病菌附著胞開展膨壓評估、植物侵入能力等指標檢測，發現不同菌株對黑色素化的依賴程度存在差異。
隨後，為驗證除波斯菊炭疽病菌外，是否還有其他炭疽病菌在黑色素化受抑條件下仍可侵入植物，團隊對研究室保存的數十種炭疽病菌檢驗CAR（環丙酰菌胺）效果。以此展開調查。
結果顯示，包括波斯菊炭疽病菌在內的尖孢炭疽菌複合群（acutatum species complex），即便黑色素化受到抑制仍可侵入植物並完成侵染。所有菌株的附著胞黑色素化均被CAR抑制，但通過透明附著胞仍可完成侵染。研究推測，該類群在進化過程中獲得了這一能力。
研究還揭示，存在多種炭疽病菌在孢子萌發後不形成附著胞，直接通過伸長的菌絲頂端侵入植物。
這種不依賴附著胞的侵入方式，僅在15年前有過一例報導，但此前被視作特殊案例。
當時有研究指出，該現象發生在周圍有糖的環境中；本次研究同樣證實，添加糖分後病菌會在不形成附著胞的情況下侵入植物。研究還發現1例經黑色素生物合成抑制劑之一咯喹酮處理後，也會表現出與糖分處理相同反應的炭疽病菌。
研究還揭示，不僅尖孢炭疽菌複合群（acutatum species complex），膠孢炭疽菌複合群（gloeosporioides species complex）也有表現該侵入方式的傾向。
上述研究推翻了定論，表明炭疽菌中可能存在根據周邊環境選擇侵入方式的類群。
入枝副教授表示：「黑色素化抑制劑從未被用作炭疽病防治農藥，因此這類菌株作為耐藥菌出現的可能性很低。況且尖孢炭疽菌複合群與膠孢炭疽菌複合群起源於約1000萬年前，而黑色素化抑制類農藥直到1980年代才投入使用。鑑於不發生黑色素化的菌株，侵入速度比發生黑色素化的菌株快，若不形成附著胞，侵入還會更快，它們可能擁有可更早完成侵入的優勢。我們認為，本次取得的成果，有望成為未來農藥開發的基礎。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Communications
論文：Breaking dependence on melanisation imparts diversity to a dogmatic invasion strategy of phytopathogenic fungi
DOI：doi.org/10.1038/s41467-026-74937-6
