谷物殺手的致命一擊可能導(dǎo)致新的小麥威脅

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了世界上最致命的谷物銹病菌株的起源，該菌株威脅全球糧食安全。

澳大利亞國(guó)家科學(xué)機(jī)構(gòu)CSIRO的研究人員與美國(guó)和南非的合作伙伴一起，通過發(fā)表在《自然通訊》上的發(fā)現(xiàn)解決了20年之謎。

他們的工作表明，毀滅性的小麥莖銹菌Ug99菌株(以其在烏干達(dá)的發(fā)現(xiàn)和命名而命名(1999年命名))是通過簡(jiǎn)單地融合不同的銹菌菌株以產(chǎn)生新的雜交菌株而產(chǎn)生的。

此過程稱為體細(xì)胞雜交，可使真菌將其細(xì)胞融合在一起并交換遺傳物質(zhì)，而無需經(jīng)歷復(fù)雜的有性繁殖周期。

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，Ug99的遺傳物質(zhì)有一半來自一種在非洲南部已有100多年歷史的菌株，該菌株也發(fā)生在澳大利亞。

這一發(fā)現(xiàn)表明，其他破壞農(nóng)作物的銹菌也可能在世界其他地方雜交，科學(xué)家們?cè)谒麄兊难芯恐邪l(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)的證據(jù)。

這也意味著Ug99可以再次與不同的病原體菌株交換遺傳物質(zhì)，從而創(chuàng)建一個(gè)全新的敵人。

盡管根據(jù)1960年代的實(shí)驗(yàn)室研究提出了防銹菌株可以雜交的方法，但這項(xiàng)新研究提供了第一個(gè)明確的分子證據(jù)，表明該過程在自然界中產(chǎn)生了新菌株。

銹病是植物的常見真菌病。在全球范圍內(nèi)，他們每年銷毀超過10億美元的農(nóng)作物。在過去的60年中，抗銹農(nóng)作物品種的培育在很大程度上保護(hù)了澳大利亞的農(nóng)作物。

CSIRO小組負(fù)責(zé)人Melania Figueroa博士說，Ug99被認(rèn)為是所有銹病中最具威脅性的品種之一，因?yàn)樗呀?jīng)克服了小麥品種中使用的許多抗莖銹病基因，并且已經(jīng)進(jìn)化出許多變種。

菲格羅亞博士說：“雖然到目前為止，Ug99的暴發(fā)僅限于非洲和中東，但據(jù)估計(jì)，在全國(guó)范圍內(nèi)暴發(fā)，在第一年就可能使澳大利亞損失多達(dá)5億澳元的生產(chǎn)損失和殺真菌劑使用，”

“但是，有一些好消息，因?yàn)閷?duì)敵人的了解越多，您就越有能力與之作戰(zhàn)。

“了解這些病原體是如何產(chǎn)生的，這意味著我們可以更好地預(yù)測(cè)它們?cè)谖磥淼淖兓绞?，并更好地確定可以將哪些抗性基因育種到小麥品種中以提供長(zhǎng)期保護(hù)。”

今年早些時(shí)候，CSIRO與明尼蘇達(dá)大學(xué)和2Blades基金會(huì)合作，通過將五個(gè)抗性基因堆疊到一種小麥植物中來對(duì)抗小麥莖銹病，從而在小麥抗性方面取得了良好的成果。

這項(xiàng)最新研究是CSIRO，明尼蘇達(dá)大學(xué)，自由州大學(xué)和澳大利亞國(guó)立大學(xué)科學(xué)家合作的結(jié)果。

菲格羅亞博士的小組正在對(duì)Ug99(當(dāng)時(shí)是明尼蘇達(dá)大學(xué))進(jìn)行測(cè)序，而與此同時(shí)，由彼得·多德斯(Peter Dodds)博士領(lǐng)導(dǎo)的CSIRO團(tuán)隊(duì)也在澳大利亞對(duì)Pgt 21進(jìn)行測(cè)序。

Pgt21是一種銹菌，最初于1920年代在南非發(fā)現(xiàn)，據(jù)信是在1950年代由風(fēng)流攜帶到澳大利亞的。當(dāng)兩個(gè)小組比較結(jié)果時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)兩種病原體共有幾乎相同的核，因此它們的DNA占一半。

菲格羅亞博士說：“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將有可能開發(fā)出更好的方法來篩選對(duì)疾病具有強(qiáng)抗性的品種。”

“這項(xiàng)工作中有一個(gè)偶然性的元素。我們從沒想到Ug99和一個(gè)澳大利亞孤立者可能會(huì)聯(lián)系在一起，但只有通過多洲合作，才有可能建立實(shí)現(xiàn)這一發(fā)現(xiàn)所需的聯(lián)系。”