毁灭性的小麦真菌首次出现在亚洲

科学家们竞相确定孟加拉国爆发的疫情的起源,他们警告说,疫情可能会进一步蔓延

在孟加拉国,农田一片火海,农民们正努力控制亚洲首次爆发的真菌病害,这种病害会周期性地摧毁南美洲的农作物。植物病理学家警告说,小麦穗枯病可能会蔓延到南亚和东南亚的其他地区,他们正在抓紧追溯其起源。

英国诺维奇塞恩斯伯里实验室的生物学家索菲恩·卡蒙说:“重要的是要知道是哪种菌株。”他创建了一个名为“开放小麦穗枯病”(go.nature.com/bkczwf)的网站,以鼓励研究人员分享数据。

目前也在努力寻找赋予小麦抗病性的基因。


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小麦穗枯病于 2 月首次被发现,并由卡蒙的实验室本月通过基因组测序确认。该病害已导致孟加拉国 15,000 多公顷的农作物损失。“这真是一种爆发性的、毁灭性的疾病,”堪萨斯州曼哈顿堪萨斯州立大学的植物病理学家芭芭拉·瓦伦特说。“在孟加拉国控制住这种疾病真的至关重要。”

小麦是继水稻之后孟加拉国种植面积第二大的谷物,该国人口为 1.56 亿。更广泛地说,南亚居民每年种植 1.35 亿吨小麦。

小麦穗枯病是由真菌Magnaporthe oryzae引起的。自 1985 年科学家在巴西巴拉那州发现该病以来,这种疾病已在南美洲迅速蔓延。

这种真菌更广为人知的是水稻的病原体。但与水稻不同,在水稻中,M. oryzae攻击叶片,而这种真菌会攻击小麦的穗,杀菌剂很难到达穗部。2009 年巴西爆发的小麦穗枯病导致该年作物减产三分之一。“在南美洲的一些地区,由于这种疾病,他们不种植小麦,”瓦伦特说。2011 年,肯塔基州发现了小麦穗枯病,但强有力的监测有助于阻止它在美国蔓延。

在南美洲,这种疾病往往在炎热潮湿的天气中扎根。植物病理学家说,孟加拉国也存在这种情况,这种疾病可能会在南亚和东南亚蔓延。特别值得注意的是,孟加拉国纳什普尔的孟加拉国农业研究所 (BARI) 的科学家警告说,它可能会通过孟加拉国、印度北部和巴基斯坦东部的印度-恒河平原蔓延。

孟加拉国官员正在焚烧政府拥有的麦田以控制真菌,并告诉农民不要播种来自受感染地块的种子。BARI 希望找到对真菌具有更强耐受性的小麦品种以及可以使其远离的农业措施,例如轮作和种子处理。

小麦穗枯病是如何到达孟加拉国的尚不清楚。英国埃克塞特大学的植物病理学家尼克·塔尔博特说,一种可能性是从南美洲带入了一种感染小麦的菌株。另一种可能性是感染南亚草的 M. oryzae 菌株以某种方式跳跃到小麦,可能是由环境变化引发的:这就是肯塔基州发生的事件,当时一种黑麦草菌株感染了小麦。

为了解决这个问题,本月卡蒙的实验室对来自孟加拉国的一个真菌样本进行了测序。卡蒙说,该菌株似乎与南美洲感染小麦的菌株有关,但要最终确定疫情的起源,还需要来自其他感染小麦的菌株和其他侵害其他草的菌株的数据。

开放小麦穗枯病网站可能会有所帮助。卡蒙已上传了孟加拉国的数据,塔尔博特已提交了来自巴西小麦的 M. oryzae 序列。塔尔博特希望广泛可访问的基因组数据可以帮助对抗疫情。研究人员可以利用它们来筛选感染种子或识别可以将真菌传播到麦田的野生草。

在诸如美洲寨卡病毒爆发等卫生紧急情况中,快速数据共享正变得越来越普遍。卡蒙和塔尔博特表示,他们的领域也应该效仿。“植物病理学界有责任允许使用数据来对抗目前正在发生的疾病,而不是过于担心他们是否可能从中获得一篇《自然》杂志的论文,”塔尔博特说。

上个月,瓦伦特的团队报告了第一个已知赋予小麦穗枯病抗性的基因变体(C. D. Cruz et al. Crop Sci. http://doi.org/bfk7; 2016),并且带有抗性基因变体的作物的田间试验已在南美洲开始。但植物病理学家表示,找到一种变体是不够的:小麦菌株必须培育出具有多个抗性基因,以阻止 M. oryzae 快速克服它们的防御。

塔尔博特说,这项工作可能有助于解决亚洲危机。“我希望从这种令人遗憾的局面中得到的是,”他说,“将会有更大的国际努力来识别抗性基因。”

本文经许可转载,并于2016 年 4 月 27 日首次发表

Ewen Callaway is a senior reporter at Nature.

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