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1999 年，農業研究人員在烏干達發現了一種新的莖鏽病菌株，這是一種會感染小麥植株的真菌，曾在 20 世紀 50 年代摧毀了美國 40% 的小麥收成。數百萬孢子已從烏干達傳播到鄰國肯亞，甚至更遠的衣索比亞、蘇丹和葉門，摧毀了一個國家高達 80% 的收成。事實上，阻止鏽病摧毀中國、印度和烏克蘭糧倉的唯一因素是伊朗連續幾年的乾旱。
世界應該希望該地區再有三個乾旱年份，因為根據領先的農業研究機構國際玉米和小麥改良中心（CIMMYT）位於墨西哥的全球小麥專案主任漢斯·約阿希姆·布勞恩的說法，這需要這麼長的時間才能培育出足夠多的抗真菌小麥品系的種子。本週在墨西哥奧夫雷貢城舉行了一次關於農業威脅的國際研討會，《大眾科學》網站採訪了與會者布勞恩，以瞭解為擊敗這種真菌所做的最新進展。
[以下是採訪的編輯稿。]
我們面臨的問題是什麼？
十年前，我們在烏干達發現了一種新的莖鏽病菌株，這就是它被稱為 Ug99 的原因。世界上超過 90% 的小麥品種都容易感染這種菌株。顯然，這對生產構成重大威脅，因為從歷史上看，莖鏽病是最重要的小麥病害。
在 20 世紀 50 年代後期，莖鏽病是農業科學家開發出抗性小麥品系的第一種疾病。抗性非常好，以至於 50 年來，我們都不用擔心。諾曼·博洛格（1970 年諾貝爾和平獎獲得者，抗性小麥的開發者）看到了 Ug99 的易感性，他敲響了警鐘。隨後成立了全球鏽病倡議組織，以便在全球範圍內對抗莖鏽病。
本週，大約 300 至 350 名從事小麥育種，尤其是抗鏽病的人員聚集[在國際研討會上]，討論開發抗莖鏽病品種的最新進展。
問題有多嚴重？
莖鏽病已在烏干達、肯亞、衣索比亞、葉門、蘇丹和伊朗得到證實。從歷史上看，中非和東非是新的鏽病菌株的重要中心。我們知道，它從東非到亞洲、南部非洲，甚至澳大利亞的傳播速度都非常快。
根據我們的監測系統，東非的鏽病已經進入亞洲。它已經在伊朗建立。然後，它可以經由阿富汗到達巴基斯坦，進入印度，然後到達中國。這種情況在 1986 年之前就發生過。
當時，在東非發現了一種黃鏽病菌株。在六年內，它從那裡傳播到印度，造成了超過 10 億美元的小麥損失，主要是在土耳其、敘利亞、伊朗和巴基斯坦。
我們有所謂的鏽病繪圖儀，它可以持續監測風向。任何時候，我們都可以查詢哪裡爆發了鏽病，並檢查風的吹向。這使我們能夠預測在哪裡尋找鏽病傳播。
根據風向，我們已經看到孢子在 72 小時內從葉門經巴基斯坦到達印度，再到達中國。在任何時候，如果下雨並且孢子落下來，我們都可能爆發新的流行病。
請記住，一旦易感品種受到感染，就會產生數十億個孢子，因此它會在合適的條件下迅速繁殖。它們進入空氣中，被風攜帶，並在短時間內感染大片區域。去年，我們很幸運，伊朗出現了非常嚴重的乾旱，因此鏽病不會繁殖。我為伊朗農民感到抱歉，但這確實保護了世界免受 Ug99 的侵害。
黃鏽病是如何被阻止的？
我們發現了新的抗性來源，並用新品種取代了易感品種。就 Ug99 而言，這一過程較慢，因為只能在肯亞和衣索比亞測試抗性。
每個知道莖鏽病可能成為問題的小麥育種者都在將育種系送到肯亞和衣索比亞進行篩選。已經測試了大約 20,000 至 30,000 個品系對這種鏽病的反應。世界真的應該感謝這兩個國家提供他們的資源。否則，我們就無法篩選出對這種疾病的抗性，世界只能等待這種疾病的到來。
到目前為止，測試發現了什麼？
我們已經發現了對這種真菌具有抗性的小麥。這次[研討會]彙集了鏽病研究人員，以便他們可以交流哪些新基因可用於對抗感染。大多數抗鏽病基因不再有效。
通常，抗鏽性基於一個基因。要麼植物具有抗性，要麼易感。一個孢子落在葉子的表面上。孢子發芽。植物會做出反應[如果它具有抗性]。孢子試圖開啟的細胞會自我殺死，孢子無法生長也會死亡。這是一種典型的抗性反應。
但這隻需要鏽病方面的一個突變，然後它就可以克服這種抗性。這種抗性基因通常會持續四五年。然後，大自然會產生一個可以克服這種抗性的突變體。
CIMMYT 開發了另一種方法，我們嘗試將四到五個小基因結合在一起。這些單獨的基因都不能提供完全的抗性或免疫力，但每個基因都能將感染減少 15% 到 20%。如果將四到五個這樣的基因結合在一起，就可以將抗性水平提高到非常高的水平。然後，克服一個基因的突變就不會造成太大的問題。
這在葉鏽病方面是有效的。我們現在正在為莖鏽病生產結合這種小基因的品系。我們在肯亞發現了這樣的品系，美國國際開發署[美國國際開發署]已為衣索比亞、埃及、阿富汗、巴基斯坦和印度等國家的種子生產提供了資金。抗性品種的繁殖正在順利進行。
澳大利亞、加拿大、美國和烏克蘭等提供世界大部分小麥的國家有多脆弱？
它們和世界其他地區一樣脆弱。美國 75% 的品種都易感。從歷史上看，莖鏽病是澳大利亞、美國、加拿大和烏克蘭的主要疾病。它們的[溫帶]環境使鏽病能夠快速傳播。
想象一下，肯亞小麥田裡的一位遊客。數百萬個孢子附著在他的褲子和鞋子上。他沒有清洗它們，然後進入一個準備被感染的小麥田。你只需要幾個孢子。
最危險的傳播是透過人。一位訪問過歐洲的農民將一種毒性很強的黃鏽病引入了澳大利亞。
農民會種植這些新品種嗎？
我們必須為農民提供比他們目前種植的品種更好的品種。農民 50 年來沒有見過莖鏽病，因此他們會忽略[這種威脅]。我們必須有產量高 10% 的品系，否則他們不會改變。
這些新品種是否會對其他問題（如干旱）帶來好處？
我們不能只為一種特定性狀開發一個栽培品種。它們必須有一個組合。該組合包括耐旱性、產量、承受養分缺乏的能力以及對多種疾病的抗性。
我擔心對小麥研究的投資。私營部門對投資小麥的興趣有限。大多數小麥研究都是由公共機構完成的。但我們可以在小麥方面取得與轉基因棉花、油菜籽和大豆類似的進展。五六家大型國際公司每年在玉米研究上投資超過 10 億美元。這比所有[公共部門]國際農業研究中心的預算總和的兩倍還要多。
轉基因小麥[含有修飾或匯入的基因]將很有趣。但我們不允許使用它。沒有國家釋出過轉基因小麥。如果我們能夠使用基因改造，那將是解決小麥生產限制的新途徑。
新品種是否容易感染某種新的鏽病？
如果我們只有主要的基因，那麼[新品種]就不會持續很長時間，這就是[CIMMYT]推動這種小基因或持久基因抗性概念的原因。將四到五個基因結合在一起，[其中]每個基因的效果較小。[將]所有五個[這些]基因結合在一起，每個基因提供 20% 的抗性，你可能會實現零感染。這種抗性將比僅基於一個基因的抗性持續更長時間。
農民開始種植新品種了嗎？
我們上個夏天做了緊急繁殖。我們總共生產了 3.5 噸 12 個抗性品系。這些種子已傳送到我之前提到的六個國家，加上土耳其。繁殖進展順利。這些品系將在這些國家總共生產數百噸種子。今年秋季和明年秋季將種植更大的區域，然後在那之後的第二年，[種子]也將提供給農民。我們真正需要的，我們真正祈求的是，再有三到四年，環境不利於莖鏽病流行。然後，我們將有足夠的品種來避免災難。