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科学家发现世界上最致命的谷物锈病菌株的起源

科学家发现了世界上最致命的谷物锈病菌株的起源,该菌株威胁全球粮食安全。

科学家发现世界上最致命的谷物锈病菌株的起源

小麦茎锈病。信用:Zacharias Pretorius博士

澳大利亚国家科学机构CSIRO的研究人员与美国和南非的合作伙伴共同解决了这个已有20年历史的谜团,其发现发表在《自然通讯》上。

他们的工作表明,毁灭性的小麦茎锈菌Ug99菌株(以其在乌干达的发现和命名而命名(1999年命名))是通过简单地融合不同的锈菌菌株以产生新的杂交菌株而产生的。

此过程称为体细胞杂交,可使真菌将其细胞融合在一起并交换遗传物质,而无需经历复杂的有性繁殖周期。

这项研究发现,Ug99的遗传物质有一半来自一种在非洲南部已有100多年历史的菌株,该菌株也发生在澳大利亚。

这一发现表明,其他破坏农作物的锈菌也可能在世界其他地方杂交,科学家们在他们的研究中发现了这一点的证据。

这也意味着Ug99可以再次与不同的病原体菌株交换遗传物质,从而创建一个全新的敌人。

尽管根据1960年代的实验室研究提出了锈菌可以杂交的方法,但这项新研究提供了第一个清晰的分子证据,表明该过程在自然界中产生了新的菌株。

锈病是植物的常见真菌病。在全球范围内,他们每年销毁超过10亿美元的农作物。在过去的60年中,抗锈农作物品种的培育在很大程度上保护了澳大利亚的农作物。

CSIRO小组负责人Melania Figueroa博士说,Ug99被认为是所有锈病中最具威胁性的品种之一,因为它已经克服了小麦品种中使用的许多抗茎锈病基因,并且已经进化出许多变种。

虽然到目前为止,Ug99的暴发仅限于非洲和中东,但据估计,在此地区进行的全国性暴发可能在第一年使澳大利亚损失高达5亿澳元的生产损失和杀真菌剂使用。

但是,有一些好消息,因为您越了解敌人,您就越有能力与之作战。

了解这些病原体是如何产生的,这意味着我们可以更好地预测它们将来可能如何变化,并更好地确定可以将哪些抗性基因育种到小麦品种中以提供长期保护。”

今年早些时候,CSIRO与明尼苏达大学和2Blades基金会合作,通过将五个抗性基因堆叠到一种小麦植物中来对抗小麦茎锈病,从而在小麦抗性方面取得了良好的成果。

这项最新研究是CSIRO,明尼苏达大学,自由州大学和澳大利亚国立大学科学家合作的结果。

菲格罗亚博士的小组正在对Ug99(当时在明尼苏达大学)进行测序,而与此同时,由彼得·多德斯博士领导的CSIRO团队也在澳大利亚对Pgt 21进行测序。

Pgt21是一种锈菌,最初于1920年代在南非发现,据信是在1950年代由风流携带到澳大利亚的。当两个小组比较结果时,他们发现两种病原体共有几乎相同的核,因此它们的DNA占一半。

菲格罗亚博士说:“这一发现将使得有可能开发出更好的方法来筛选具有较强抗病性的品种。”

“这项工作有一个偶然性的元素。我们从没想到Ug99和澳大利亚孤立人可能会联系在一起,但只有通过多洲合作,才有可能建立实现这一发现所需的联系。”

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