镰孢菌（Fusarium spp.）寄主范围广，能够引起水稻、小麦、玉米和果蔬等多种作物的重要病害，给农业生产和粮食安全造成严重威胁。其中，藤仓镰孢菌（Fusarium fujikuroi）是造成水稻恶苗病的主要病原菌之一，能够导致发病稻株徒长，稻穗小且谷粒少，严重时不能结实；假禾谷镰孢菌（Fusarium pseudograminearum）是引起我国小麦茎基腐病的主要病原菌之一，能够导致发病麦株茎基部呈褐色，形成典型的“酱油杆”，根部变褐节间呈褐色坏死，易折断，发病严重时病株产生失水状枯死和白穗，籽粒干瘪甚至无籽。目前，化学防治依然是防控镰孢菌引起的作物病害的重要手段之一，然而生产中可供选药剂种类较少，且单一作用位点杀菌剂的抗性问题日益严重，因此，亟需新型绿色高效的杀菌剂来有效防治作物病害并延缓病原菌抗药性。

       琥珀酸脱氢酶抑制剂（succinate dehydrogenase inhibitors, SDHIs）作用于线粒体电子呼吸传递链的复合物Ⅱ，通过阻止电子从铁硫中心到泛醌的传递，从而抑制病原菌的呼吸作用。SDH复合体由SDHA、SDHB、SDHC和SDHD四个亚基组成，目前已报道SDHB、SDHC和SDHD亚基上氨基酸的点突变是导致病原菌对SDHI类杀菌剂产生抗性的主要原因。Cyclobutrifluram（中文通用名：三氟吡啶胺；分子式为C₁₇H₁₃Cl₂F₃N₂O），是先正达公司2013年研发的新型SDHI类杀菌剂，其对植物病原线虫具有良好的防治效果，对镰孢菌等多种植物病原真菌也表现出优异的抑制活性。

       近日，刘西莉教授课题组在Journal of Agricultural and Food Chemistry期刊上连续发表了题为“Multiple Mutations in SDHB and SDHC2 Subunits Confer Resistance to the Succinate Dehydrogenase Inhibitor Cyclobutrifluram in Fusarium fujikuroi”和“Resistance Risk and Resistance-Related Point Mutation in SdhB and SdhC1 of Cyclobutrifluram in Fusarium pseudograminearum”的两篇研究论文。分别评估了藤仓镰孢菌和假禾谷镰孢菌对cyclobutrifluram杀菌剂的抗性风险，并揭示了SDHB、SDHC1及SDHC2亚基上的点突变引起镰孢菌对cyclobutrifluram产生抗性的机制。研究结果为阐明镰孢菌对cyclobutrifluram的抗性机制提供了理论依据，为新型杀菌剂cyclobutrifluram在田间的科学使用、抗性监测和治理提供了数据支撑。

       研究发现，cyclobutrifluram对藤仓镰孢菌的菌丝生长、分生孢子产量及其芽管伸长等生长发育阶段均具有良好的抑制作用。采用菌丝生长抑制法测定了来自我国7个省份的112株藤仓镰孢菌对cyclobutrifluram的敏感性，其EC₅₀值呈连续分布且平均值为0.025μg/mL，表明供试菌株中不存在对该药剂产生抗性的亚群体，此敏感基线可作为未来田间藤仓镰孢菌对cyclobutrifluram抗性监测的参考标准。通过室内药剂驯化的方式获得了17株抗性突变体，其抗性倍数为17.33～1,000，转接10代后抗性可以稳定遗传，且部分突变体生存适合度与亲本菌株相当。另外，cyclobutrifluram与氟吡菌酰胺之间存在正交互抗性，综合分析靶标药剂和病原菌的固有抗性风险、室内获得抗药性突变体的难易程度以及突变体的生存适合度，推测藤仓镰孢菌对cyclobutrifluram存在中等抗性风险。克隆比对了抗性突变体和亲本菌株中琥珀酸脱氢酶亚基的8个编码基因的序列差异，并通过遗传转化和分子对接方法验证发现FfSdhBH248L/Y和FfSdhC2G80R/A83V氨基酸点突变是导致藤仓镰孢菌对cyclobutrifluram产生抗性的主要原因。

图1  FfSdhBH248L/Y和FfSdhC2G80R/A83V导致藤仓镰孢菌对cyclobutrifluram产生抗药性

       测定了来自我国4个省份的167株假禾谷镰孢菌对cyclobutrifluram的敏感性，其EC₅₀值呈连续分布且平均值为0.0248μg/mL，未发现田间抗药性亚群体，因此该平均值可作为田间假禾谷镰孢菌对cyclobutrifluram抗性监测的敏感基线。通过室内药剂驯化的方法获得了5株高抗突变体，抗性倍数均大于400。转接10代后抗性可以稳定遗传，且部分抗药性突变体生存适合度与亲本菌株相当。另外，cyclobutrifluram与氟唑菌酰羟胺具有正交互抗性。综合分析抗药性产生的各项影响因素，推测假禾谷镰孢菌对cyclobutrifluram存在中等抗性风险。进一步比对分析了抗性突变体和亲本菌株中琥珀酸脱氢酶亚基的8个编码基因的序列差异，通过遗传转化和分子对接证实FpSdhBH248Y和FpSdhC1A83V/R86K点突变是导致假禾谷镰孢菌对cyclobutrifluram产生抗性的主要原因。

图2  FpSdhBH248Y和FpSdhC1A83V/R86K导致假禾谷镰孢菌对cyclobutrifluram产生抗药性

       综上，两篇研究论文发现藤仓镰孢菌和假禾谷镰孢菌对新型SDHI类杀菌剂cyclobutrifluram均存在中等抗性风险，且证实SDHB、SDHC1和SDHC2亚基上氨基酸的点突变是导致镰孢菌对cyclobutrifluram产生抗性的主要原因，其中FpSdhBH248Y和FpSdhC1A83V/R86K是假禾谷镰孢菌对cyclobutrifluram产生抗性的主要突变类型；FfSdhBH248L/Y和FfSdhC2G80R/A83V是藤仓镰孢菌对cyclobutrifluram产生抗性的主要突变类型。研究结果为指导该类药剂的科学使用和制定合理的抗性治理措施提供了重要的理论依据和数据支撑。

       中国农业大学植物保护学院博士后薛昭霖/博士生钟珊和西北农林科技大学植物保护学院博士生李怡文分别为两篇论文的共同第一作者和第一作者，刘西莉教授和西北农林科技大学苗建强副研究员分别为论文的通讯作者和共同通讯作者。两项研究均得到了国家重点研发计划项目（2022YFD1400900）的资助。

       原文链接：

       https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c08022

       https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c08023