復(fù)雜因素可以推動(dòng)植物病原真菌的出現(xiàn)和發(fā)展

對(duì)我們?cè)S多人來(lái)說(shuō),的盛產(chǎn)南瓜和黃瓜想起夏天的悶熱的天,而南瓜和葫蘆裝飾我們的假期表在下降。然而,這些標(biāo)志性的水果和vegetables-known統(tǒng)稱(chēng)為cucurbits-can還幫助我們理解植物病害的傳播,對(duì)作物構(gòu)成重大風(fēng)險(xiǎn)。

我最近領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)研究使用作物物種從兩個(gè)屬的密切相關(guān)植物屬于家庭Cucurbitaceae-zucchini,南瓜,南瓜,這些都是在同一個(gè)屬(Cucurbita)和原產(chǎn)于美洲,以及黃瓜和甜瓜,都屬于一個(gè)屬(Cucumis)最初起源于歐亞。我用這些密切相關(guān),本地和介紹了葫蘆科作物植物作為一個(gè)模型系統(tǒng)來(lái)理解如何以及為什么植物病原體的出現(xiàn)。

在這項(xiàng)研究中,我收集了88個(gè)樣本歐文氏菌tracheiphila來(lái)自這兩個(gè)寄主植物屬在美國(guó)東部和他們的整個(gè)基因組測(cè)序。大腸tracheiphila是導(dǎo)致細(xì)菌性枯萎病病原體在這些種類(lèi)的類(lèi)型,導(dǎo)致數(shù)千萬(wàn)美元的農(nóng)作物的損失和預(yù)防成本每年美國(guó)農(nóng)民。然而,缺乏基本的知識(shí)關(guān)于這個(gè)病原體意味著很少有控制方法用于農(nóng)民。

大腸tracheiphila的基因組就像弗蘭肯斯坦的monster-cobbling一起很多不同的基因和不同來(lái)源的DNA,這表明它最近經(jīng)歷了巨大的變化。也有很少的基因組遺傳差異88種不同的樣品。從這些基因組數(shù)據(jù),我認(rèn)為大腸tracheiphila病原體最近才進(jìn)化而來(lái)的。

我和我的同事們還發(fā)現(xiàn)三種不同的細(xì)菌血統(tǒng)。令人驚訝的是,我們還發(fā)現(xiàn),黃瓜是唯一的寄主植物容易受到這三個(gè)血統(tǒng),最易感宿主植物物種。這是值得注意的,因?yàn)?南瓜和西葫蘆原產(chǎn)于北美東部和整個(gè)美洲已經(jīng)存在了幾百萬(wàn)年,黃瓜和甜瓜只是引入北美歐洲colonialization ~ 1500后。這強(qiáng)烈表明,引入外國(guó)作物植物,其次是北美東部普遍栽培,無(wú)意中造成的出現(xiàn),一個(gè)新的、非常有害的植物病原體.

我們的研究結(jié)果有力地表明,cucurbits-especially介紹黃瓜生長(zhǎng)在密集的單一栽培的方式,結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?所有導(dǎo)致創(chuàng)建一個(gè)新的生態(tài)位,這種新細(xì)菌病原體的出現(xiàn)。

這組的情況下給了我們一個(gè)令人興奮的機(jī)會(huì):自溫帶美國(guó)東部發(fā)生這種病原體是唯一在世界上的地位,我們可以通過(guò)信息dissect-aided細(xì)菌病原體基因組sequences-why當(dāng)?shù)貧夂蚝娃r(nóng)業(yè)實(shí)踐驅(qū)動(dòng)出現(xiàn),堅(jiān)持和發(fā)展農(nóng)業(yè)的病原體。

這可能給我們重要的見(jiàn)解,因?yàn)樗坪醺F(xiàn)代的北美單作實(shí)踐這個(gè)特定的植物病害爆發(fā)的一個(gè)重要貢獻(xiàn)者。單一文化指的是強(qiáng)烈的增長(zhǎng)大量的??同的寄主植物物種,而不是越來(lái)越多作物在相同的領(lǐng)域,如與古代墨西哥milpa polyculture培養(yǎng)系統(tǒng)。

站在歷史的角度來(lái)看,可能更熟悉,大腸tracheiphila鼠疫桿菌有明顯的相似之處與黑色瘟疫病原體殺死一半人口在中世紀(jì)的歐洲。鼠疫桿菌和大腸tracheiphila顯示類(lèi)似的戲劇性的變化在他們的基因組。這些變化允許兩種病原體進(jìn)入大,密度,主機(jī)populations-humans基因相似的鼠疫耶爾森氏菌屬,和類(lèi)型的大腸tracheiphila。

最近出現(xiàn)的大腸tracheiphila是一個(gè)景觀水平的問(wèn)題,和農(nóng)民個(gè)人解決不了的。我們的研究表明,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)踐、同時(shí)生產(chǎn)難以想象的高收益率也不曾預(yù)料到的微生物病原體的藥物敏感性。這個(gè)結(jié)果應(yīng)該給我們暫停,并激勵(lì)我們更加努力思考如何在結(jié)構(gòu)上保護(hù)我們的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)景觀水平病原體像大腸tracheiphila在未來(lái)。

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