科学家准备赢得抗锈病和其他疾病的竞赛

在预防和控制锈病流行的竞赛中，科学家们已经将自己定位为更好地了解锈菌如何感染作物并产生毒力。使用最新的基因组测序技术了解锈菌如何适应克服作物品种的抗性，明尼苏达大学，美国农业部ARS谷物疾病实验室，澳大利亚国立大学，英联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和悉尼大学正在美国微生物学会期刊mBio发表两篇出版物的结果。

生锈真菌造成的损害是全球粮食生产的重要制约因素。谷物和许多其他重要作物如咖啡，甘蔗和大豆受到这些破坏性病原体的影响。使用杀真菌剂的传统方法可能是昂贵的并且存在环境和健康成本。作物发育中的遗传抗性通常是防止锈病爆发的最佳疾病管理策略。然而，作物品种的遗传抗性常常因新的锈病菌株的出现而失败，将过去的抗病植物品种转变为完全脆弱的品种。美国和澳大利亚联合研究小组现已生成第一个单倍型分解的基因组序列，用于引起燕麦冠锈病的锈菌和小麦条锈病，分别是燕麦和小麦中两种最具破坏性的病原体。

“与人类一样，锈菌含有两个拷贝的每条染色体，这使得它们的遗传学比其他类型的真菌复杂得多，”明尼苏达大学的助理教授Melania Figueroa说。菲格罗亚共同领导了燕麦冠锈菌P. coronata f的测序工作。SP。avenae与美国农业部ARS谷物疾病实验室研究负责人，明尼苏达大学兼职教授Shahryar Kianian一起。“这项工作的一个关键进展是，第一次产生了单独的基因组装配，反映了锈病中的两个染色体拷贝。”

与此同时，澳大利亚国立大学的博士后研究员Benjamin Schwessinger和John Rathjen教授采用了类似的方法来开发条锈菌真菌P. striiformis f的改良基因组装配。SP。小麦。通过合作，两个团队能够将他们的技术和知识结合起来，比单独工作更快地实现这些突破。

这些研究代表了植物病理学的突破，因为它们现在显示两个染色体拷贝之间的遗传多样性如何影响新的毒力病原体菌株的出现。

两项研究都发现两个拷贝之间存在惊人的高水平多样性，这表明这种变异可能成为快速进化新锈菌株的基础。“种植者在大多数种植季节发生由于燕麦冠锈而导致产量损失的报告，这种病原体的基因组装配将有助于我们了解这种病原体的进化，并开发更具抗性的作物，”负责协调年度锈病调查的Kianian说。在美国，为了监测燕麦种植区的病原体种群。燕麦冠锈病基因组学研究比较了来自北卡罗来纳州和南达科他州的两种具有不同毒力特征的菌株，这些毒株在2012年作为常规USDA-ARS锈病调查的一部分获得。

该出版物的第一作者玛丽莎米勒是着名的美国农业部NIFA博士后研究员的获奖者，最近开展了一项研究，比较了1990年和2015年收集的燕麦冠锈菌的基因组成。“在过去的25年里，人口燕麦冠锈病已经获得了额外的毒力，我们想了解这是如何发生的。米勒的工作对回答这个问题至关重要，“菲格罗亚评论道。

“燕麦冠锈病是最迅速发展的锈病病原体之一，”明尼苏达大学兼任CSIRO农业和食品部副教授Peter Dodds解释道。“因此，这项工作将真正有助于了解新的锈病，如高度破坏性的Ug99种子小麦茎锈病可以克服作物的抗性。”

在当前的mBio期刊中发表的描述燕麦冠锈病和小麦条锈病病原体工作的出版物将作为未来研究这些病原体中毒力进化以及应用类似方法生锈的真菌的框架。导致许多其他主要作物疾病。

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