甘薯黑腐病是由丝状角鼻虫引起的一种毁灭性疾病。自19世纪末以来,甘薯黑腐病已经威胁到美国多达30%的甘薯作物。2015年,美国所有甘薯生产州都经历了有史以来最严重的疫情之一,据报道损失高达60%。虽然杀菌剂可以帮助控制这种疾病,但它们不是一种可持续的解决办法,特别是在主要出口市场对杀菌剂残留的限制不稳定的情况下。另一种管理策略是效应辅助育种——一种开发抗病作物的新方法。
效应器是病原体分泌的蛋白质,在分子和细胞水平上调节其植物宿主。传统的育种方法可能需要多年的时间,并涉及大量的试验和错误,而效应辅助育种利用病原体的特定效应物来快速识别和选择对该疾病具有抗性的植物。这将加速育种计划,从而开发出抗黑腐病的甘薯品种,减少作物损失。
到目前为止,研究人员对C. fibriata生物学的了解有限,因此在控制这种疾病方面造成了障碍。为了解决这个问题,北卡罗来纳州立大学Lina Quesada-Ocampo实验室的研究人员Camilo Parada-Rojas及其同事专注于识别C. fibriata在感染过程中产生的效应蛋白。该研究发表在《分子植物-微生物相互作用》(MPMI)杂志上,鉴定了31个毛卷菌效应基因。通过对这些效应物进行编目,研究人员可以更好地了解真菌如何感染甘薯,并确定培育抗性品种的潜在宿主目标。此外,该研究还提出了一个生物营养阶段,在这个阶段,真菌在杀死活着的甘薯储存根之前就以它为食,这为疾病的发展提供了一个新的视角。
这一研究提供了关于卷毛菌生物学的开创性知识,并突出了效应辅助育种的潜在目标。虽然这些发现很有希望,但在疾病控制和植物育种方面的实际应用将需要更多的时间和研究。帕拉达-罗哈斯说:“从基础研究到实际应用,这是一个漫长的过程,但对作物抗灾能力和粮食安全产生重大影响的潜力使其获得了令人难以置信的回报。”同时,该研究对病原体进化和稳定性的见解可以为疾病监测提供信息,帮助更有效地跟踪和管理C. fibriata的传播-使科学更接近未来的甘薯。
有关更多细节,请阅读MPMI第37卷第3号发表的“甘薯黑腐真菌病原体毛角鼻虫的效应者名录”。
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