准噶尔盆地荒漠植物病原真菌区系及物种多样性研究与三大存取系统的建立

Junggar Basin contains unique fungi resources, but only very few work referring to the pathogenic fungi of desert plants has been carried out. This project is to study the desert plant pathogenic fungi in Junggar Basin. In addition to the morphological study, sequencing of the ITS, 18S, 28S rDNA and β-tubulin genes will be carried out to distinguish species which are hard to classify with morphological identification, as well as screening on DNA barcodes for special group. The aim of this study is to solve some of the morphological taxonomy problems of desert plant pathogenic fungi and clarification the flora and species diversity in Junggar Basin. With the study, the three storage-retrieval systems of publications, culture collections and herbaria of fungal specimens as prototype references of the fungal taxonomy will be established. It will provide strain resources for development and utilization of the desert plant pathogenic fungi, and guidance for agriculture and forestry in local area, especially for prevention and cure of the fungal disease of sand-fixing plants in desert regions.

准噶尔盆地菌物资源独特，但荒漠植物病原真菌研究甚少。本项目是以准噶尔盆地荒漠植物病原真菌为研究对象，通过广泛的调查采集，在形态学研究的基础上，根据不同类群的真菌选取ITS、18S、28S rDNA、β-tubulin等基因片段对形态学分类上的近似种和疑难种以及难于采用形态学进行鉴定的种进行多基因序列分析，并开展部分特殊种类DNA条形码基因的筛选和评价探索，探讨荒漠植物病原真菌的分类研究方法，解决部分形态学分类上的近似种和疑难种的分类问题；明确该地区荒漠植物病原真菌区系及物种多样性，建立准噶尔盆地荒漠植物病原真菌"种类信息存取系统"、"原型标本存取系统"和"菌株活体培养存取系统"，为荒漠植物病原真菌资源的开发利用以及本地区农、林、牧业生产，生态管理部门尤其是沙漠固沙植物真菌病害的防控和风险评估提供科学参考依据。

准噶尔盆地位于欧亚大陆腹地，是典型温带荒漠区，也是欧洲和亚洲生物交汇过渡带。该地区蕴藏着独特的生物资源，但荒漠生态脆弱，植物病原菌物已成为其潜在威胁。2011年6月至2016年10月共5次对准噶尔盆地及周边荒漠地区的荒漠植物病原菌物进行了调查，共采集到3298号荒漠病原菌物标本，获得菌种1000余份，鉴定出400种，隶属于23科65属，另有3个属暂未确定科级分类地位，其中卵菌2科10属34种，子囊菌14科35属160种，担子菌7科23属196种，其中新属1个，新种14个、新组合5个、中国新记录种26个、确认3个可疑种在中国的分布、新寄主植物27个；优势类群为Puccinia 100种、Uromyces 38种、Erysiphe 31种、Septoria 29种；对其中的白锈菌科Albuginace、多胞锈菌属Phragmidium、壳针孢属Septoria及其近似属进行了重点的分类和分子系统学分析；提出白锈菌可能的进化历程，即由最古老的类群Albugo再演化形成Wilsoniana和Pustula，寄主植物经十字花科Brassicaceae至苋科Amaranthaceae再到菊科Asteraceae；在进化过程中可能存在多次的宿主跃迁；Phragmidium为单系类群，其演化过程是伴随着蔷薇科Rosaceae植物各个属、种间的相互杂交呈现出网状的进化谱系；宿主跃迁现象在Phragmidium系统演化过程中广泛存在，同时是物种分化和形成的重要驱动力；通过ITS、LSU、RPB2、EF-1α和β-tubulin联合分析可很好地阐明Septoria及其近似属的属级分类关系以及绝大部分种级分类关系，从而有效解决以形态学及单一基因片段不能区分一些物种的难题；通过致病性实验或样地调查分析详细讨论了Alternaria kareliniae、Puccinia tulipae等病原菌可能是荒漠生态和农林业生产的潜在威胁。在此基础上建立了准噶尔盆地荒漠植物病原真菌“种类信息存取系统”、“原型标本存取系统”和“菌株活体培养存取系统”，为荒漠植物病原真菌资源的开发利用以及本地区农、林、牧业生产，生态管理部门尤其是沙漠固沙植物真菌病害的防控和风险评估提供科学参考依据。