爱尔兰马铃薯饥荒的原因揭示

Max-Planck-Gesellschaft一个国际科学家小组揭示,他们称之为HERB-1的一种独特的马铃薯枯萎菌株引发了19世纪中叶的爱尔兰马铃薯饥荒

这是科学家首次解码植物病原体的基因组及其来自干燥标本馆样品的植物宿主

这开辟了一个新的研究领域,以了解病原体如何进化以及人类活动如何影响植物疾病的传播

致病疫霉(Phytophthora infestans)改变了病史

即使在今天,爱尔兰人口仍未恢复到饥荒前的水平

马克斯普朗克发育生物学研究所的HernánBurbano说:“我们终于发现了造成这种破坏的确切菌株的身份

”为了在eLife上发表研究成果,来自欧洲和美国的分子生物学家团队重建了干燥植物中马铃薯枯萎病菌的传播

虽然它们有170到120年的历史,但它们被发现有许多完整的DNA片段

“Herbaria代表了丰富而未开发的资源,我们可以从中了解植物及其害虫的历史分布,以及种植这些植物的人的历史,”Norwich的The Sainsbury Laboratory的Kentaro Yoshida表示

研究人员检查了真菌类卵菌致病疫霉(Phytophthora infestans)的历史传播,称为爱尔兰马铃薯饥荒病原体

一种名为US-1的菌株长期以来被认为是导致致命爆发的原因

目前的研究得出的结论是,一种新的科学应变负责

虽然与US-1菌株的关系比与其他现代菌株的关系更密切,但它是独一无二的

“这两种菌株似乎在欧洲第一次大爆发前几年才相互分离,”Burbano说

研究人员将历史样本与来自欧洲,非洲和美洲的现代菌株以及两种密切相关的疫霉菌进行了比较

当进化期间各种疫霉菌株相互分离时,科学家能够充满信心地估计

致病疫霉(Phytophthora infestans)的HERB-1菌株可能在19世纪早期出现,并在整个19世纪继续其全球征服

仅在二十世纪,在引入新的马铃薯品种后,HERB-1被另一种致病疫霉(Phytophthora infestans)菌株US-1取代

科学家们发现了与历史事件的几个联系

16世纪欧洲人和美国人在墨西哥的第一次接触恰好与疫霉菌的遗传多样性显着增加相吻合

在此期间的社会动荡可能导致病原体从墨西哥托卢卡山谷的起源中心传播开来

这反过来会加速其演变

在解读了超过50年收集的马铃薯叶片的11个历史样本的致病疫霉(Phytophthora infestans)的整个基因组后,国际团队得出了这些结论

这些来自爱尔兰,英国,欧洲和北美,并保存在慕尼黑植物州收藏和伦敦邱园的植物标本馆

“两种植物标本都对我们的能力非常有信心,并且非常慷慨地提供干燥的植物,”来自Senckenberg博物馆和法兰克福歌德大学的Marco Thines说,他是本研究的共同作者之一

“植物标本样本中的DNA保存程度确实令我们感到惊讶,”另一位合着者蒂尔宾根大学的约翰内斯克劳斯补充说

由于植物标本样本中DNA质量和数量显着,研究小组可以在短短几周内评估致病疫霉及其寄主马铃薯的整个基因组

作物育种方法可能会影响病原体的进化

该研究直接记录了植物育种对病原体遗传组成的影响

“当第一批抗性马铃薯品种在二十世纪初繁殖时,这种菌株可能会灭绝,”吉田推测

“可以肯定的是,这些发现将极大地帮助我们了解新出现的病原体的动态

这种工作为发现隐藏在植物标本馆中的更多知识宝藏铺平了道路

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