[NEW YORK] Nadzór genomowy choroby grzybowej, która niszczy uprawy pszenicy na całym świecie, może pomóc kontrolować jej rozprzestrzenianie się, sugerują naukowcy, biorąc przykład z pandemii COVID-19.

Choroba zarazy pszenicy została opisana przez Międzynarodowe Centrum Ulepszania Kukurydzy i Pszenicy (CIMMYT) jako „śmiertelny i zaskakujący wróg grzybowy”. Infekuje kolczastą główkę rośliny, powodując blaknięcie i może spowodować utratę całych plonów.

Nadzór genomowy obejmuje systematyczne śledzenie zmian w kodach genetycznych patogenu chorobotwórczego w celu śledzenia i kontrolowania jego rozprzestrzeniania się.

Badanie opublikowane w PLOS Biologia okazało się, że technika może być stosowana w walce z Magnaporthe oryzae, the patogen grzybowy wywołujący zarazę pszenicy.

„Widzieliśmy, jak grzyb zarazy pszenicy może potencjalnie wchodzić w interakcje i łączyć się z innymi infekującymi liniami, co może mieć wpływ na wiele podstawowych upraw zbóż”.

Sergio Latorre Ochoa z University College London

„Nadzór genomowy nadaje wyjątkowy wymiar skoordynowanej reakcji na ogniska chorób zakaźnych” – powiedział Sophien Kamoun, współautor badania i badacz z brytyjskiego Sainsbury Laboratory, podając COVID-19 jako doskonały przykład.

Nadzór genomowy okazał się kluczowym narzędziem podczas pandemii COVID-19 do identyfikacji i śledzenia transmisji nowych wariantów.

Naukowcy przyjrzeli się, w jaki sposób można go zastosować do zarazy pszenicy po tym, jak nowo pojawiająca się choroba rozprzestrzeniła się z Ameryki Południowej do Afryki i Azji, z ogniskami w Bangladeszu (2016) i Zambii (2018).

Po raz pierwszy opisana w Brazylii w 1985 r. zaraza pszenicy rozprzestrzenia się poprzez zainfekowane nasiona, resztki pożniwne i zarodniki, które mogą przemieszczać się w powietrzu na duże odległości.

„Musimy zachować czujność i kontynuować nadzór genomiczny zarazy pszenicy w Afryce i Azji, aby zidentyfikować warianty budzące obawy, gdy tylko się pojawią” – dodał Kamoun.

Johanna Rhodes, pracownik naukowy z Imperial College London, która nie była zaangażowana w badania, mówi, że zaraza pszenicy jest jeszcze większym zagrożeniem dla upraw pszenicy niż wojna na Ukrainie.

„Pszenica jest podstawowym pożywieniem dla 35 procent światowej populacji, więc choroba, która zagraża potencjałowi pandemii, może mieć poważne konsekwencje dla bezpieczeństwa żywnościowego” – powiedziała. SciDev.Net.

Rhodes szacuje, że 25 procent tej pszenicy jest wykorzystywane do celów hodowlanych i przemysłowych, „więc samo ograniczenie chleba nie pomoże! Następna pandemia może nie dotknąć ludzi bezpośrednio, ale pośrednio, atakując uprawy”.

W badaniu naukowcy wykorzystali dane genetyczne zebrane na całym świecie w ramach współpracy OpenWheatBlast.

„Dzięki szybkiemu i publicznemu udostępnieniu danych genomowych przez międzynarodową społeczność naukową w ramach inicjatywy OpenWheatBlast byliśmy w stanie wykryć, śledzić i scharakteryzować linię grzybów odpowiedzialną za niedawne wybuchy zarazy pszenicy” – powiedział główny autor, Sergio Latorre Ochoa z Uniwersytetu Kolegium w Londynie.

„Ta społeczność odegrała kluczową rolę w szybkim dzieleniu się obserwacjami i danymi genomicznymi związanymi z niedawnymi wybuchami zarazy pszenicy w Azji i Afryce, umożliwiając nam w ciągu kilku dni postawienie hipotez dotyczących potencjalnych konsekwencji wybuchu pandemii”.

Aby lepiej zrozumieć pojawiające się genotypy i linie rodowe, naukowcy dokonali genotypowania i zsekwencjonowania genomu pandemicznego grzyba zarazy pszenicy oraz przetestowali różne linie pszenicy pod kątem genetycznej odporności na zarazę i podatności na fungicydy.

„Widzieliśmy, że pojedyncza linia klonalna grzyba wybuchowego jest odpowiedzialna za niedawne epizody epidemii w Afryce i Azji” – wyjaśnił Latorre.

„Badając i charakteryzując tę ​​patogenną linię, mogliśmy zidentyfikować dwie krótkoterminowe strategie przeciwpożarowe w celu opanowania i złagodzenia rozprzestrzeniania się grzyba poprzez wykazanie roślin niosących określony gen odporności (Rmg8) pokaż opór i pokaż to Strobirulina fungicydy mogą być skutecznie stosowane do kontrolowania rozprzestrzeniania się grzybów”.

Latorre podkreśla jednak, że badacze nie znaleźli złotego środka.

„Grzyb wybuchowy nadal ma zdolność łączenia się w pary z odpowiednikami, które infekują różne rodzaje dzikich traw, co może tworzyć nowe warianty zwiększające zjadliwość” – dodał.

„Ta klonalna linia może potencjalnie stać się odporna na Strobirulina fungicydów wyłącznie dzięki działaniu nowych mutacji”.

Objawy zarazy pszenicy, jak pokazano na roślinie pszenicy. Prawa autorskie: profesor Md. Tofazzal Islam / CABI

Naukowcy twierdzą, że potrzebne są dalsze badania, aby zająć się prawdopodobieństwem rozwoju odporności chorób upraw na pestycydy i fungicydy oraz ocenić inne potencjalne strategie, które zmniejszają zależność od środków chemicznych.

Latorre podkreśla, że ​​grzyb zarazy jest patogenem wielożywicielowym, który może infekować wiele żywicieli roślinnych, w tym ryż, proso i różne trawy ważne zarówno dla ludzi, jak i dla zwierząt.

„Widzieliśmy, jak grzyb zarazy pszenicy może potencjalnie wchodzić w interakcje i łączyć się z innymi infekującymi liniami, co może mieć wpływ na wiele podstawowych upraw zbóż” – wyjaśnił.

Naukowcy twierdzą, że wykorzystanie nadzoru genomicznego w połączeniu z testami w laboratorium może pomóc w informowaniu o praktykach zarządzania chorobami i pomóc hodowcom roślin w opracowaniu upraw odpornych na choroby.

Nick Talbot, dyrektor wykonawczy The Sainsbury Laboratory, który nie był bezpośrednio zaangażowany w badania, mówi, że praca podkreśla pilną potrzebę nadzoru genomicznego patogenów roślin „z wielu tych samych powodów, dla których potrzebowaliśmy nadzoru genomicznego COVID-19”.

„Dominacja eksportu pszenicy przez niewielką liczbę krajów [such as Russia and Ukraine] umieszcza nieodłączne luki w światowym systemie żywnościowym.

„Sytuację pogarszają nasilające się zagrożenia niestabilności klimatycznej dla potencjału eksportowego pszenicy z powodu upałów, suszy, ulewnych deszczy, a także rosnącej częstości występowania niektórych chorób”.

Ten fragment został wyprodukowany przez dział Azji i Pacyfiku SciDev.Net.