Forskere har isoleret det allerførste rustpatogengen, hvedeplanter opdager for at tænde resistens

Hungersnød kan i vid udstrækning høre fortiden til, men i de senere år har genopkomsten af ​​en sygdom, der kan dræbe hvede - som giver en femtedel af menneskehedens mad - truet fødevaresikkerheden; nu annonceres et gennembrud lige før jul, i to ledsagende artikler, der offentliggøres i tidsskriftet Videnskab .

I en verden først, videnskaben er sprunget et skridt foran en gammel fjende, der for nylig er genopstået i nogle dele af verden, hvor den har ødelagt afgrøder på grund af sin evne til at udvikle sig, fortryder meget af det hårde arbejde, der begyndte for alvor med den grønne revolution - ved at bruge naturlige teknikker til at isolere det første rustpatogengen, som hvedeplanter opdager og bruger til at 'tænde' indbygget resistens.

Gennembruddet i forskning rettet mod stammerustfjenden - historisk set det farligste patogen af ​​hvede - vil betyde, at mistænkelige prøver kan analyseres inden for få timer i en nødsituation i stedet for uger, muligvis redde afgrøder fra at blive ødelagt.

"For første gang vil det være muligt at lave DNA-test for at identificere, om en rust i en hvedeafgrøde overalt i verden kan overvinde et rustmodstandsgen, kaldet Sr50, der introduceres i hvedesorter med høj udbytte, " sagde professor Robert Park, tilsvarende forfatter fra University of Sydney.

"Dette vil indikere, om en given hvedeafgrøde hurtigt skal sprøjtes med dyrt fungicid for at beskytte mod rust - hvilket ellers ville ødelægge afgrøden i løbet af få uger."

Rustsygdomsepidemier er til tider dukket op i takt med omhyggeligt raffineret selektiv avl i korn; sygdommen er igen ekstremt skadelig i Østafrika og er på vej tilbage i Europa.

De nye resultater offentliggøres i et af verdens førende tidsskrifter, den USA-baserede Videnskab .

hr. Jiapeng Chen, en ph.d. -kandidat fra University of Sydney, der startede arbejdet ved at sekvensere og analysere genomet af et virulent rustisolat, sagde, at dette var det første vigtige skridt i at tackle de diagnostiske udfordringer, som stadigt skiftende svampe udgør, hvilket resulterer i nye rustpatogenstammer.

Professor Park forklarede:"Det er som et igangværende våbenkapløb - vi skal holde et skridt foran dette forandrende patogen.

"Den sidste store epidemi af hvedestammerust i Australien alene, i 1973, forårsaget 300 millioner dollars i skade - forestil dig, hvad det ville være i dag. "

Medkorresponderende forfatter, Dr. Peter Dodds fra Commonweatlh Scientific Industrial Research Organisation, sagde, at efterspørgslen efter hvede i udviklingslandene forventedes at springe 60 procent i 2050, og alene økonomisk var konsekvenserne enorme.

"Nu hvor vi har identificeret, hvordan stammeruststammer er i stand til at overvinde Sr50-resistens - ved mutation af et gen, vi har identificeret kaldet AvrSr50 - kan denne information bruges til at hjælpe med at prioritere resistensgener til implementering.

"Vores resultater indtil videre viser, at plantens immunsystem er i stand til direkte at genkende svampeproteinet, sagde Dr Peter Dodds, fra CSIROs landbrugs- og fødevareteam. "Vi får en bedre forståelse af hele processen - hvad der foregår på proteinniveau, på genniveau."

Medforfatter Dr Kostya Kanyuka fra Rothamsted Research, et landbrugsvidenskabscenter i Det Forenede Kongerige, sagde stilkrust havde gjort comeback i Europa, for eksempel i Sverige så sent som i år, og truede Asien og USA.

"Den meget virulente Ug99-race af stilkrustsvampen - som opstod i 1998 i Uganda - er blevet endnu mere potent, da den har spredt sig gennem Afrika og Mellemøsten, med vinde, der truer med at føre det ind i Asien, " sagde Dr. Kanyuka.

Amerikanske samarbejdspartnere professor Melania Figueroa, Professor Brian Steffenson og Dr. Yue Jin var i stand til at forlænge resultaterne af undersøgelsen ved at undersøge stammer af stammerustpatogenet fra andre dele af verden, inklusive USA og Afrika.

"Det er vigtigt at se på dette gen i verdensomspændende ruststammer for at få et billede af, hvor virulens er mest tilbøjelig til at udvikle sig, "Sagde professor Figueroa.

Professor Park, fra Planteavlsinstituttet, en del af universitetets Sydney Institute of Agriculture og School of Life and Environmental Sciences, sagde, at resultaterne også skulle føre til en bedre forståelse af, hvordan rustpatogener inficerer hvede, unddrager sig påvisning af hvedeplanten, og forårsager udbyttetab.

"Ud over den umiddelbare praktiske fordel vedrørende det vigtige rustmodstandsgen Sr50, vores verdensførste fund kunne potentielt have en langsigtet udbytte i den 10-15-årige horisont, " han sagde.