詹家绥团队发现品种多样性对马铃薯晚疫病可持续生态防控意义重大

  发布时间: 2019-03-01   信息员:   

近日国际著名杂志《Nature Sustainability》在线发表了福建农林大学闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室詹家绥教授团队和云南省农业科学院经济作物研究所隋启君研究员团队合作成果,题为“Enhanced agricultural sustainability through within-species diversification”的论文,报道了寄主品种多样性对作物病原菌进化的影响及品种多样性在作物病害可持续生态防控中的作用。

作物是农业系统的主要组成部分,由其创造的微环境与病虫害的发生发展息息相关(病害三角理论)。与传统农业及自然生态系统相比,现代农业系统中的生物多样性大大降低,严重打破了自然界中病原菌和寄主协同进化的平衡力,大大加速了病原菌的进化进程,使其致病力增强、耐药性增加及流行风险增大。随着绿水青山就是金山银山理念、双减政策及果蔬茶有机肥代替化肥方案的提出,我国农业生产的绿色环保及可持续发展理念已深入人心。利用生态和进化理论延缓病虫害演化速度、实现不发生或少发生病虫灾害,进而降低化学农药使用量迫在眉睫。然而制约作物病虫害生态防控的理论瓶颈仍待突破。针对此科学问题,詹家绥团队和隋启君团队合作详细研究了马铃薯品种多样性对田间晚疫病发生发展及晚疫病菌进化的影响。



    研究发现,品种多样的增加对马铃薯自身、土壤环境及晚疫病菌均有极大的影响。品种多样性提高后,马铃薯的产量及稳产性、土壤肥力及微生物多样性均显著提高。我们推测这是寄主与微生物互作形成的生态良性循环有关,马铃薯品种多样性增加导致土壤微生物多样性增加,微生物多样性增加使土壤环境更加健康、降低了土壤营养元素的流失,健康的土壤环境使马铃薯生长更加健壮,进而提高马铃薯的产量和稳产性。同时研究人员发现马铃薯品种多样性的增加对田间晚疫病的防控效果显著,品种多样性高的田块晚疫病的发病程度显著低于单品种种植的田块。实验室分子生物学进一步分析发现马铃薯品种多样性的增加可通过稀释病原菌亲和生理小种菌源量、抗性植株阻碍、抗性诱导和微环境改变等生态效应降低对晚疫病菌的选择压力,进而降低其进化速度和致病力,同时使晚疫病菌群体结构更加稳定。此微观效应的宏观表现就是品种多样性高的田块晚疫病的发病程度显著降低。

绿色环保及可持续农业势在必行,因此急需切实可行的病虫害生态防控策略。本研究结果详细阐述了寄主多样性对病原菌进化的影响,证明了马铃薯种内多样性的增加对晚疫病具有良好的防控效果,为作物病害生态防控策略的制定提供依据。

福建农林大学杨丽娜、祝雯、吴娥娇和云南省农业科学院经济作物研究所潘哲超为论文共同第一作者,福建农林大学詹家绥教授和云南省农业科学院经济作物研究所隋启君研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家马铃薯产业体系和国家自然科学基金的资助。

  

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41893-018-0201-2