条锈菌是活体营养型真菌，其繁殖离不开活的寄主小麦。平原地区的小麦收获后，病原菌孢子随风吹至高海拔地区的晚熟小麦、禾本科杂草和自生小麦（收获时散落在田里的种子生长出来的小麦），侵染存活度过夏天。当秋季冬小麦播种出苗后，又被风吹到秋苗上侵染，在小麦组织内存活或缓慢繁殖度过冬天。春季再随风吹到广大麦区造成病害流行。如此，周而复始形成病害的周年循环。

种植抗病小麦品种是防治条锈病的重要措施，但这些小麦品种往往在种植数年后丧失抗病性，成为感病品种。小麦品种为什么会丧失对条锈病的抗性呢？研究发现小麦条锈菌新小种的出现是根本原因，其迅速累积传播到其他小麦产区并发展为优势小种，造成了病害的流行。因此，条锈菌变异产生新小种的途径就成为条锈病研究的焦点。

我国研究人员早期调查研究发现，90%以上小麦条锈菌新小种首先在甘肃天水、陇南两市出现，而后随风传播到东部广大麦区造成大流行。因此，该地区被称为西北越夏易变区、新小种策源地和菌源基地。然而，长期以来，西北越夏易变区、新小种策源地等形成的根本原因一直未被揭示。

小麦条锈菌究竟是通过什么途径发生变异的呢？围绕这个根本问题，我们团队先后开展了大量研究工作，发现因突变、异核重组（不同病原菌小种间的细胞核的交换重组），以及病原菌对主要寄主（小麦和禾本科杂草）或环境逐渐适应而发生的变异，是造成小麦条锈菌变异的主要原因。但是，长期以来，由于小麦条锈菌的有性循环阶段（与许多植物锈菌一样，小麦条锈菌存在无性繁殖和有性生殖阶段）一直没有被发现，有性生殖在条锈菌变异产生新小种中的作用，也一直是未知的。

随着2010年条锈菌进行有性生殖的寄主小檗（一种灌木）的确定，我们研究证实了条锈菌可通过多种方式完成有性生殖，发生高度变异。有性生殖产生的后代中有非常高比例的新小种，有的新小种毒性明显增强，具有强致病力，从而揭示了有性生殖是导致小麦条锈菌变异产生新小种的主要途径。与此同时，明确小麦条锈菌完成完整的繁殖（无性繁殖与有性生殖）过程复杂，一共产生5种不同类型的孢子，分别主要在小麦和感病小檗上完成。其中夏孢子主要侵染小麦，担孢子侵染小檗，在小檗上完成有性生殖产生锈孢子继而侵染小麦。

研究新发现厘清病害循环

既然小麦条锈菌在实验室内证实可以进行有性生殖，那么在田间，野生感病小檗会不会传播病原菌到小麦上引发病害？若可以，那么侵染小檗的菌源来自哪里？通过对野生小檗和菌源进行处理，能不能减少条锈菌新小种的产生？带着一连串的科学问题，经过10余年广泛的田间调查和大量的系统研究，我们发现在我国西北越夏易变区等条锈病流行区，广泛分布着不同种类的小檗，而且春季小檗受锈菌侵染的现象是很常见的。通过研究不同年份和地区的多种野生小檗上的锈菌，我们在世界上率先且唯一地获得了自然条件下，小麦条锈菌侵染野生感病小檗完成有性生殖阶段的直接证据，这个阶段不仅春季在西北越夏易变区发生，而且秋季在西南流行区（如西藏）也会发生。这个重大发现，在小麦条锈病的研究中具有里程碑意义。

更重要的是，我们发现在春季，西北越夏易变区野生感病小檗受侵染生成病原菌锈孢子后，释放锈孢子，随风可以传播到麦田，在适宜的温、湿度条件下萌发、侵染小麦，引发条锈病。这样，条锈菌变异新小种的锈孢子就在小麦上“落地生根”了，并且通过不断繁殖扩大其覆盖范围。

从源头减少小麦条锈菌新小种产生

努力实现可持续绿色防控