以生物植物和抗性基因馴服為主的干燥銹病，以感染植物莖的黑色膿皰命名，造成破壞性的作物流行和饑荒幾個(gè)世紀(jì)。然而，自世紀(jì)之交以來(lái)，出現(xiàn)了積極的新菌株 - 例如1999年在烏干達(dá)首次發(fā)現(xiàn)的'Ug99'，它感染了廣泛種植的小麥品種。這些疾病有可能將數(shù)萬(wàn)億的病原真菌孢子分散到各個(gè)國(guó)家和大陸的風(fēng)中。目前全球小麥莖銹病造成的經(jīng)濟(jì)損失約為每年10億美元。

令人擔(dān)心的是，這些空氣傳播的高毒力菌株可能會(huì)從已知地點(diǎn)擴(kuò)散到世界上一些最重要的“糧倉(cāng)”地區(qū)，例如南亞的旁遮普省，這些地區(qū)尚未被發(fā)現(xiàn)。

現(xiàn)在，劍橋大學(xué)，英國(guó)氣象局和CIMMYT(國(guó)際玉米和小麥改良中心)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)調(diào)整了以前用于預(yù)測(cè)的模擬系統(tǒng)，從火山噴發(fā)的火山灰和核輻射的輻射(NAME)到預(yù)測(cè)Ug99和其他此類菌株何時(shí)以及如何最有可能傳播。

今天發(fā)表在“自然植物”雜志上的這項(xiàng)研究首次量化了環(huán)境，時(shí)間和爆發(fā)大小 - 在這些情況下，嚴(yán)重的莖銹病菌株對(duì)東非長(zhǎng)距離擴(kuò)散到大麥的威脅構(gòu)成威脅 -印度和巴基斯坦的產(chǎn)區(qū)。

結(jié)果突出了也門作為大陸之間傳播疾病的潛在“墊腳石”的作用。疾病傳播的關(guān)鍵方案是從也門直接到巴基斯坦或印度。如果東部也門發(fā)生大規(guī)模爆發(fā)，結(jié)果表明發(fā)生傳播的幾率為30%。

小麥銹病蔓延的另一個(gè)重要方案是從也門到中東國(guó)家，特別是伊朗，到中亞和南亞。如果伊朗遭受Ug99(超過(guò)1000公頃)的溫和爆發(fā)，那么孢子可能會(huì)擴(kuò)散到阿富汗，并可能從那里進(jìn)一步蔓延到巴基斯坦和印度的北部平原。然而，沿著這條路線的傳播僅限于3月和4月相對(duì)較短的時(shí)間窗口，而小麥通常在南亞收獲。

“新的小麥銹病種族正威脅著全世界的小麥，我們需要知道哪些地區(qū)面臨風(fēng)險(xiǎn)，”資深作者，劍橋大學(xué)植物科學(xué)系的Chris Gilligan教授說(shuō)。

“從我們的工作來(lái)看，我們現(xiàn)在相信，如果我們?cè)谠绱洪_(kāi)始看到Ug99或其他新的小麥銹菌菌株在也門停留，那么必須立即采取行動(dòng)以減少進(jìn)一步傳播的風(fēng)險(xiǎn)。”

然而，模擬工作也提供了一些令人鼓舞的消息：從東非國(guó)家直接向南亞空氣傳播疾病的可能性極小，每年只有不到一天的傳播事件。

科學(xué)團(tuán)隊(duì)利用國(guó)際玉米和小麥改良中心的田間疾病調(diào)查和英國(guó)氣象局的氣象數(shù)據(jù)作為建模框架的關(guān)鍵輸入。

“這項(xiàng)研究使我們能夠獲得針對(duì)不同爆發(fā)情景的長(zhǎng)期空氣傳播孢子傳播頻率的第一次定量估計(jì)。我們編制了從關(guān)鍵疾病地點(diǎn)向重要小麥生產(chǎn)國(guó)傳播病原體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。這些評(píng)估可以有效地為監(jiān)測(cè)和控制策略，“該研究的第一作者劍橋的Marcel Meyer說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)表示，他們的工作，包括三維孢子散布動(dòng)畫(huà)和一個(gè)分散趨勢(shì)目錄(指示可能的方向，頻率，病原體負(fù)荷)，提供了提高認(rèn)識(shí)，溝通風(fēng)險(xiǎn)和告知農(nóng)業(yè)利益相關(guān)者的新方法。

他們的建?？蚣芸梢宰鳛榉治鲲L(fēng)險(xiǎn)的工具，以防在其他地理區(qū)域發(fā)現(xiàn)新的疾病菌株。這已經(jīng)有助于估算歐洲和西伯利亞其他疾病的傳播風(fēng)險(xiǎn)。在正在進(jìn)行的工作中，該團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)預(yù)警系統(tǒng)，預(yù)測(cè)東非最大的小麥生產(chǎn)國(guó)埃塞俄比亞的銹病風(fēng)險(xiǎn)。

“來(lái)自植物科學(xué)和大氣彌散科學(xué)的綜合專業(yè)知識(shí)提供了突破性工具，突出了風(fēng)險(xiǎn)，并支持管理這些疾病的破壞性潛力，”英國(guó)氣象局的合著者M(jìn)atthew Hort博士說(shuō)。