复杂因素可以推动植物病原真菌的出现和发展

对我们许多人来说,的盛产南瓜和黄瓜想起夏天的闷热的天,而南瓜和葫芦装饰我们的假期表在下降。然而,这些标志性的水果和vegetables-known统称为cucurbits-can还帮助我们理解植物病害的传播,对作物构成重大风险。

我最近领导了一个研究使用作物物种从两个属的密切相关植物属于家庭Cucurbitaceae-zucchini,南瓜,南瓜,这些都是在同一个属(Cucurbita)和原产于美洲,以及黄瓜和甜瓜,都属于一个属(Cucumis)最初起源于欧亚。我用这些密切相关,本地和介绍了葫芦科作物植物作为一个模型系统来理解如何以及为什么植物病原体的出现。

在这项研究中,我收集了88个样本欧文氏菌tracheiphila来自这两个寄主植物属在美国东部和他们的整个基因组测序。大肠tracheiphila是导致细菌性枯萎病病原体在这些种类的类型,导致数千万美元的农作物的损失和预防成本每年美国农民。然而,缺乏基本的知识关于这个病原体意味着很少有控制方法用于农民。

大肠tracheiphila的基因组就像弗兰肯斯坦的monster-cobbling一起很多不同的基因和不同来源的DNA,这表明它最近经历了巨大的变化。也有很少的基因组遗传差异88种不同的样品。从这些基因组数据,我认为大肠tracheiphila病原体最近才进化而来的。

我和我的同事们还发现三种不同的细菌血统。令人惊讶的是,我们还发现,黄瓜是唯一的寄主植物容易受到这三个血统,最易感宿主植物物种。这是值得注意的,因为,南瓜和西葫芦原产于北美东部和整个美洲已经存在了几百万年,黄瓜和甜瓜只是引入北美欧洲colonialization ~ 1500后。这强烈表明,引入外国作物植物,其次是北美东部普遍栽培,无意中造成的出现,一个新的、非常有害的植物病原体.

我们的研究结果有力地表明,cucurbits-especially介绍黄瓜生长在密集的单一栽培的方式,结合当地气候,所有导致创建一个新的生态位,这种新细菌病原体的出现。

这组的情况下给了我们一个令人兴奋的机会:自温带美国东部发生这种病原体是唯一在世界上的地位,我们可以通过信息dissect-aided细菌病原体基因组sequences-why当地气候和农业实践驱动出现,坚持和发展农业的病原体。

这可能给我们重要的见解,因为似乎更现代的北美单作实践这个特定的植物病害爆发的一个重要贡献者。单一文化指的是强烈的增长大量的��同的寄主植物物种,而不是越来越多作物在相同的领域,如与古代墨西哥milpa polyculture培养系统。

站在历史的角度来看,可能更熟悉,大肠tracheiphila鼠疫杆菌有明显的相似之处与黑色瘟疫病原体杀死一半人口在中世纪的欧洲。鼠疫杆菌和大肠tracheiphila显示类似的戏剧性的变化在他们的基因组。这些变化允许两种病原体进入大,密度,主机populations-humans基因相似的鼠疫耶尔森氏菌属,和类型的大肠tracheiphila。

最近出现的大肠tracheiphila是一个景观水平的问题,和农民个人解决不了的。我们的研究表明,现代农业实践、同时生产难以想象的高收益率也不曾预料到的微生物病原体的药物敏感性。这个结果应该给我们暂停,并激励我们更加努力思考如何在结构上保护我们的农业系统景观水平病原体像大肠tracheiphila在未来。

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