南京农业大学王源超团队发表顶刊研究论文,发现病原菌次生代谢“超级武器库”

2026年3月13日，南京农业大学王源超教授团队在国际权威期刊《Advanced Science》发表了题为“Telomere-to-telomere genomes reveal that multiscale evolution shapes the largest metabolic arsenal of Diaporthe fungi”的研究论文。该研究成功获得引起大豆拟茎点种腐（茎枯）病的四种拟茎点霉Phomopsis（间座壳Diaporthe）属病原菌的染色体水平基因组组装，发现该属拥有真菌中数量最多、种类最丰富的次级代谢生物合成基因簇（SMBGC），并从染色体结构、基因簇组成到基因序列的多尺度进化层面，揭示了SMBGC快速扩张的机制，为理解植物病原菌的毒力变异与生态适应提供了新见解。

拟茎点霉包含许多重要植物病原菌，可危害大豆、葡萄、向日葵、柑橘等上百种植物，其引起的大豆拟茎点种腐（茎枯）病，给全球大豆生产造成严重损失，也是我国大豆上重点防控的病害之一。尽管已知这类菌能够产生多种次级代谢产物，但其种类规模、进化规律及生物学功能此前尚不明确。

针对上述问题，团队对危害大豆的四种拟茎点霉（D. longicolla、D. unshiuensis、D. sojae和D. caulivora）进行基因组测序，首次获得完整的端粒-端粒（T2T）水平基因组组装，整合分析种间34个基因组及种内51个菌株重测序的数据，发现次级代谢相关基因是该属基因组变异度最高的组分，其拥有的SMBGC在真菌中规模最大且最为多样。除了频繁的染色体重排和基因内部重组变异这一内在驱动力外，水平基因转移还从外部为病原菌引入了新的代谢潜能，共同推动了该“武器库”的爆发式扩张。对5个快速进化的SMBGC进行功能验证，发现核心基因的敲除均导致病菌致病力降低，表明SMBGC的快速进化为拟茎点霉的毒力变异与生态适应提供了重要分子基础。

此前，该团队已针对大豆拟茎点种腐（茎枯）病开展了系列基础研究，明确了我国病原菌的种类组成（Plant Disease 2021, 2022），并建立了致病机制的研究技术体系（MPMI 2023）。本研究在此基础上进一步证实，庞大的次级代谢产物库正是拟茎点霉的关键致病因子，为深入揭示病原菌致病机制、挖掘潜在防控靶点及推动病害绿色防控提供了重要支撑。

南京农业大学为第一署名单位，植物保护学院在读博士研究生李凯楠和张晨为论文的共同第一作者，叶文武教授为论文的通讯作者，王源超教授和严威副教授为该研究提供了重要指导。该研究得到国家大豆产业技术体系、国家自然科学基金和生物肥药学科突破先导项目的资助，以及学校生物信息平台的支持。

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