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。

澳大利亞國家科學(xué)機構(gòu)CSIRO的研究人員與美國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(以其在烏干達的發(fā)現(xiàn)和命名而命名(1999年命名))是通過簡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。

此過程稱為體細胞雜交，可使真菌將其細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)家們在他們的研究中發(fā)現(xiàn)了這一點的證據(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)建一個全新的敵人。

盡管根據(jù)1960年代的實驗室研究提出了防銹菌株可以雜交的方法，但這項新研究提供了第一個明確的分子證據(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了澳大利亞的農(nóng)作物。

CSIRO小組負責(zé)人Melania Figueroa博士說，Ug99被認為是所有銹病中最具威脅性的品種之一，因為它已經(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，在全國范圍內(nèi)暴發(fā)，在第一年就可能使澳大利亞損失多達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，因為對敵人的了解越多，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)測它們在未來的變化方式，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期保護。”

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

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

菲格羅亞博士的小組正在對Ug99(當時是明尼蘇達大學(xué))進行測序，而與此同時，由彼得·多德斯(Peter Dodds)博士領(lǐng)導(dǎo)的CSIRO團隊也在澳大利亞對Pgt 21進行測序。

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。當兩個小組比較結(jié)果時，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：“這項發(fā)現(xiàn)將有可能開發(fā)出更好的方法來篩選對疾病具有強抗性的品種。”

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