茎锈病、冠锈病、小麦白锈病、白粉病。这些名字听起来有些随意的病害以及其他类似的病害，给农民和依赖他们收成的人们带来了毁灭性的影响。一项寻找驯化作物野生近缘种中抗病基因的新方法，有望增强我们抵抗病害的能力。
在野外，植物通过杂交保持基因多样性。而驯化作物则不然，它们的基因多样性要少得多。如果一种疾病能杀死其中一株，很可能也会杀死所有植株——因此，在缺乏多样化的抗病基因的情况下，像小麦和燕麦这样的驯化植物很容易受到传染。随着作物的驯化，它们也与其野生近缘种在基因上产生了差异，导致两者无法杂交。这对粮食稳定性的影响最大：整季的作物可能很快被病害摧毁。例如，在孟加拉国，小麦白锈病——一种起源于南美洲的真菌——于2016年出现，已经在该地区造成了严重破坏，而该地区饱受营养不良困扰的人口比例很高。
“在大多数现代集约化种植系统中，我们应对病害的方法是用化学物质喷洒作物，”首席研究作者、英国约翰·英尼斯中心的生物技术专家Brande Wulff说。这对环境不利，而且并非总是有效，但目前别无他法。
农业研究人员一直致力于通过将小麦等驯化作物与野生近缘种进行杂交来防治病害，但这需要十多年的时间才能培育出商业上可行的品种。这包括识别野生植物的抗病性状，并尝试将这些基因引入作物中——这个过程可能需要几代人的育种。
Wulff的团队开发了一种名为AgRenSeq的新方法来加速这一过程。这是一种依赖于野生植物抗病基因信息数据库来寻找其他作物中类似基因的工具。Wulff说，它就像“护目镜”，让研究人员能够查看野生植物的整个基因组，并快速分离出他们希望引入驯化作物中的基因。
“起初有很多质疑，所以能够证明它有效，真是令人欣慰，”Wulff说。他们发表的论文表明，研究人员能够利用AgRenSeq方法，在驯化面包小麦的一种野生近缘种中快速分离出四个抗病基因。“快速”在这里是相对而言的：他们花了几个月的时间完成了这项工作，而不是传统方法需要花费的几年。
“这种方法确实让你能够更有效地转移抗性，”堪萨斯州立大学农学家Allan Fritz说，他没有参与这项研究。Fritz的实验室从事小麦育种工作。“我们知道这些野生近缘种蕴藏着重要的抗病基因，”他说。但Wulff指出，这些植物的基因组非常庞大，充满了诸如转座子等无关信息。Fritz说，新方法为研究人员提供了“提取[遗传信息]的‘标签’”。
研究人员可以利用这些信息加速传统的杂交育种，甚至将其与CRISPR等基因编辑技术相结合，以更快地引入抗性。
明尼苏达大学植物生理学家Jo Deborah Heuschele表示，这项技术仍处于早期阶段，但其潜力巨大。“随着全球气候变化，病害问题日益严重，”她说。“它们的传播和变化速度更快。”这有很多原因：高温有利于病害生长；飓风可以通过将感染传播到新地区来帮助病害蔓延；干燥的气候可以延长病原体的存活时间。
病害擅长快速进化以利用这些因素，这就是它们如此成功的原因。而植物的适应速度则慢得多。Heuschele没有参与这项研究，她研究燕麦的病害爆发，她说她的实验室已经在讨论使用AgRenSeq的潜在方法。
Wulff希望，随着时间的推移，“我们应该能够培育出对某些疾病免疫的作物。”
