毀滅性的小麥真菌首次出現在亞洲

科學家們競相確定孟加拉國爆發的疫情的起源,他們警告說,疫情可能會進一步蔓延

在孟加拉國,農田一片火海,農民們正努力控制亞洲首次爆發的真菌病害,這種病害會週期性地摧毀南美洲的農作物。植物病理學家警告說,小麥穗枯病可能會蔓延到南亞和東南亞的其他地區,他們正在抓緊追溯其起源。

英國諾維奇塞恩斯伯裡實驗室的生物學家索菲恩·卡蒙說:“重要的是要知道是哪種菌株。”他建立了一個名為“開放小麥穗枯病”(go.nature.com/bkczwf)的網站,以鼓勵研究人員分享資料。

目前也在努力尋找賦予小麥抗病性的基因。


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小麥穗枯病於 2 月首次被發現,並由卡蒙的實驗室本月透過基因組測序確認。該病害已導致孟加拉國 15,000 多公頃的農作物損失。“這真是一種爆發性的、毀滅性的疾病,”堪薩斯州曼哈頓堪薩斯州立大學的植物病理學家芭芭拉·瓦倫特說。“在孟加拉國控制住這種疾病真的至關重要。”

小麥是繼水稻之後孟加拉國種植面積第二大的穀物,該國人口為 1.56 億。更廣泛地說,南亞居民每年種植 1.35 億噸小麥。

小麥穗枯病是由真菌Magnaporthe oryzae引起的。自 1985 年科學家在巴西巴拉那州發現該病以來,這種疾病已在南美洲迅速蔓延。

這種真菌更廣為人知的是水稻的病原體。但與水稻不同,在水稻中,M. oryzae攻擊葉片,而這種真菌會攻擊小麥的穗,殺菌劑很難到達穗部。2009 年巴西爆發的小麥穗枯病導致該年作物減產三分之一。“在南美洲的一些地區,由於這種疾病,他們不種植小麥,”瓦倫特說。2011 年,肯塔基州發現了小麥穗枯病,但強有力的監測有助於阻止它在美國蔓延。

在南美洲,這種疾病往往在炎熱潮溼的天氣中紮根。植物病理學家說,孟加拉國也存在這種情況,這種疾病可能會在南亞和東南亞蔓延。特別值得注意的是,孟加拉國納什普爾的孟加拉國農業研究所 (BARI) 的科學家警告說,它可能會透過孟加拉國、印度北部和巴基斯坦東部的印度-恆河平原蔓延。

孟加拉國官員正在焚燒政府擁有的麥田以控制真菌,並告訴農民不要播種來自受感染地塊的種子。BARI 希望找到對真菌具有更強耐受性的小麥品種以及可以使其遠離的農業措施,例如輪作和種子處理。

小麥穗枯病是如何到達孟加拉國的尚不清楚。英國埃克塞特大學的植物病理學家尼克·塔爾博特說,一種可能性是從南美洲帶入了一種感染小麥的菌株。另一種可能性是感染南亞草的 M. oryzae 菌株以某種方式跳躍到小麥,可能是由環境變化引發的:這就是肯塔基州發生的事件,當時一種黑麥草菌株感染了小麥。

為了解決這個問題,本月卡蒙的實驗室對來自孟加拉國的一個真菌樣本進行了測序。卡蒙說,該菌株似乎與南美洲感染小麥的菌株有關,但要最終確定疫情的起源,還需要來自其他感染小麥的菌株和其他侵害其他草的菌株的資料。

開放小麥穗枯病網站可能會有所幫助。卡蒙已上傳了孟加拉國的資料,塔爾博特已提交了來自巴西小麥的 M. oryzae 序列。塔爾博特希望廣泛可訪問的基因組資料可以幫助對抗疫情。研究人員可以利用它們來篩選感染種子或識別可以將真菌傳播到麥田的野生草。

在諸如美洲寨卡病毒爆發等衛生緊急情況中,快速資料共享正變得越來越普遍。卡蒙和塔爾博特表示,他們的領域也應該效仿。“植物病理學界有責任允許使用資料來對抗目前正在發生的疾病,而不是過於擔心他們是否可能從中獲得一篇《自然》雜誌的論文,”塔爾博特說。

上個月,瓦倫特的團隊報告了第一個已知賦予小麥穗枯病抗性的基因變體(C. D. Cruz et al. Crop Sci. http://doi.org/bfk7; 2016),並且帶有抗性基因變體的作物的田間試驗已在南美洲開始。但植物病理學家表示,找到一種變體是不夠的:小麥菌株必須培育出具有多個抗性基因,以阻止 M. oryzae 快速克服它們的防禦。

塔爾博特說,這項工作可能有助於解決亞洲危機。“我希望從這種令人遺憾的局面中得到的是,”他說,“將會有更大的國際努力來識別抗性基因。”

本文經許可轉載,並於2016 年 4 月 27 日首次發表

Ewen Callaway is a senior reporter at Nature.

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