近日,中國農業科學院植物保護研究所作物有害生物功能基因組研究創新團隊與俄亥俄州立大學、孟加拉國謝赫穆吉布拉赫曼農業大學、巴西圣卡洛斯聯邦大學和美國農業部合作開發出一種檢測田間麥瘟病發生的新方法,該方法不依賴實驗室PCR儀等笨重設備,實現了麥瘟病的田間快速核酸檢測。通過與巴西、孟加拉國等合作單位對早期侵染材料進行檢測發現,該方法比傳統的PCR檢測靈敏度更高。相關研究成果在線發表在《工程院院刊(Engineering)》上。
1985年,麥瘟病首次在南美洲爆發,該病發生嚴重時可造成高達100%的小麥產量損失。麥瘟病病原為稻瘟菌( Magnaporthe oryzae )的小麥致病型,也稱麥瘟菌。麥瘟菌菌絲、孢子的外觀形態與水稻稻瘟菌完全一致,兩者基因組DNA序列整體一致性也超過99%。然而,麥瘟菌對小麥的整體侵染能力比水稻稻瘟菌對水稻的侵染能力更強,且麥瘟菌廣泛對嘧菌酯、醚菌酯等QoI類殺菌劑具有較強的抗/耐藥性。目前研究發現,小麥種質資源中只有2N片段、 Rmg2 、 Rmg3 、 Rmg7 和 Rmg8 等少數抗病區段和基因,除 Rmg8 外,其余抗病基因的抗性均已被麥瘟菌克服或對穗頸瘟無效。麥瘟病于2016年進入南亞孟加拉國并爆發,給當地小麥生產造成毀滅性打擊。 此外,2017年,麥瘟菌進入非洲贊比亞并于局部爆發,發病田塊穗頸瘟率高達50%-100%,給非洲小麥生產安全也帶來了嚴重威脅。麥瘟病進入亞洲、非洲大陸后,其菌絲或孢子隨氣流、種子等媒介進入我國的風險進一步增加。因此,開發出準確的麥瘟菌檢測技術對準確監測預警、及時阻斷其可能的入侵具有重要意義。
該團隊與巴西合作,從田間分離出麥瘟菌并對其中兩個菌株進行了全基因組測序和序列分析;通過與已公布的大量稻瘟基因組進行比較基因組學分析并找出了麥瘟菌特異的DNA序列;結合RPA、Cas12a、NALFIA等技術開發出了田間快速檢測方法并在孟加拉國進行測試。傳統PCR核酸檢測方法在麥瘟菌侵染后第4天才能被檢測到,而本方法在侵染后第2天便能準確檢測到麥瘟侵染,表現出更高的靈敏度。同時,本方法還能明確區分種內不同致病型,表現出較高的準確性和特異性。 |