Plantesygdom danner nye varianter med uset hastighed og global spredning
En af verdens mest udbredte og problematiske plantesygdomme, gulrust på hvede, udvikler sig hurtigere og mere uforudsigeligt end hidtil antaget. Et nyt studie fra Aarhus Universitet viser hvordan rustsvampe skaber nye, aggressive varianter i marken, som i løbet af få år har spredt sig over flere kontinenter.
Rust fra en europæisk hvedemark kan få år senere dukke op på den anden side af kloden. Det viser et nyt internationalt studie under ledelse af forskere fra Aarhus Universitet. De har kortlagt, hvordan gulrust ikke bare spreder sig globalt, men også udvikler sig hurtigere og mere uforudsigeligt end hidtil antaget.
”Udviklingen af nye varianter i Europa, kan få betydning for Australien og Sydamerika, og det, der sker i Asien, kan få konsekvenser i Europa få år senere,” siger Mogens Støvring Hovmøller, professor ved Institut for Agroøkologi og leder af Global Rust Reference Center.
Verden er blevet mindre for plantesygdomme
Studiet bygger på mere end 15 års overvågning af gulrust i 41 lande fordelt på seks kontinenter med over 400 samarbejdspartnere. Konklusionen er klar: Verden hænger langt tættere sammen, end man tidligere har troet. Hvor det tidligere kunne tage årtier eller endda århundreder for sygdomme at sprede sig mellem kontinenter, sker det nu markant hurtigere
”Der gik næsten 200 år fra man begyndte at dyrke hvede i Australien, til gulrust første gang blev registreret der. I det seneste årti har vi set mindst tre tilfælde af spredning af gulrust fra andre kontinenter til Australien” forklarer Mogens Støvring Hovmøller.
Spredningen sker både via vind, men også i stigende grad via menneskelig aktivitet i forbindelse med handel og rejser, hvor mikroskopiske svampesporer kan følge med på sko, tøj og lignende.
Ny og overraskende opdagelse: udvikling direkte i marken
Ud over den øgede globale spredning dokumenterer studiet en helt ny mekanisme for dannelse af nye varianter af gulrust. Gulrust kan danne nye varianter ved en direkte udveksling af cellekerner mellem forskellige individer, der vokser på samme plante.
”Det betyder i praksis, at halvdelen af arvemassen kan blive skiftet ud på én gang. Det er noget helt andet end de små mutationer, som vi normalt ser,” siger Mogens Støvring Hovmøller.
Fænomenet, som kaldes hybridisering, er tidligere observeret i laboratorieforsøg, men nu er det dokumenteret, at det også sker under naturlige forhold i marken. Konsekvensen er, at helt nye og potentielt mere aggressive varianter af gulrust kan opstå og spredes på kort tid.
Fra lokal hændelse til global epidemi
Et konkret eksempel fra studiet viser, hvordan to nye hybrider opstod i Europa mellem 2012-2014, som i løbet af få år spredte sig til flere kontinenter, hvor de i dag er dominerende. I både Sydamerika og Australien har de nye varianter af gulrust ført til alvorlige epidemier.
”I Sydamerika så vi nogle af de værste udbrud nogensinde, også selv om landmændene sprøjtede flere gange med svampemidler,” siger Mogens Støvring Hovmøller.
Udfordrer planteforædling og fødevaresikkerhed
Den nye viden har direkte konsekvenser for landbruget. Når rustsvampe både kan sprede sig hurtigt globalt og samtidig danne nye varianter, bliver det sværere at udvikle hvedesorter med sygdomsresistens som beholder sin effekt over lang tid.
”Det bliver mere uforudsigeligt, hvad der sker. Nogle af de nye varianter kan bryde den resistens, vi har bygget ind i sorterne,” forklarer Mogens Støvring Hovmøller.
Ifølge forskerne har gulrust potentiale til i alvorlig grad at påvirke udbytter og dyrkningssikkerhed i de områder, der rammes af epidemier.
Overvågning er nøglen til at reagere i tide
Studiet understreger betydningen af internationalt samarbejde. Gennem et globalt netværk af forskere og fælles overvågning kan nye rust varianter opdages tidligt, så man kan reagere, før de spreder sig over større områder.
”Når vi opdager noget nyt ét sted, kan vi teste, hvad det betyder for hvedesorter andre steder i Europa og verden. På den måde kan vi sammen med vores internationale kollegaer give en form for early warning,” siger Mogens Støvring Hovmøller.
Det er netop den type overvågning og samarbejde, som Global Rust Reference Center arbejder med.
En global udfordring kræver globale løsninger
Hovedbudskabet fra forskerne er klart: plantesygdomme respekterer ikke landegrænser. De bevæger sig på tværs af kontinenter og udvikler sig i et tempo, der kræver et langt tættere internationalt samarbejde både inden for forskning, overvågning og planteforædling.
”Det her viser, at vi er dybt afhængige af hinanden. Det er ikke længere et lokalt problem, når der opstår rust varianter ét nyt sted i verden,” siger Mogens Støvring Hovmøller.
Faktaboks: Global Rust Reference Center (GRRC) GRRC er et internationalt center ved Aarhus Universitet, der overvåger og analyserer rustsygdomme i korn, især hvede. Forskerne i centeret arbejder med:
Centret indgår i et omfattende internationalt samarbejde med forskere og institutioner på tværs af kontinenter. GRRC modtager rustprøver fra hele verden og driver også den database og formidlingsplatform, som analyserer og visualiserer hvor forskellige rustvarianter findes, samt hvilke sorter de angriber og hvordan de spredes. Hvorfor er det vigtigt? Rustsvampe kan sprede sig hurtigt og forårsage store tab i landbruget. Ved at opdage nye typer tidligt kan man:
|
For mere information
Samarbejdspartnere: Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet, University of Bonn, CIMMYT Nepal, Turkey-ICARDA Regional Cereal Rust Research Center, The University of Sydney, The Australian National University og Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA).
Finansiering: This research was supported by multiple funding sources, including a series of grants by the Bill and Melinda Gates Foundation, the UK Foreign, Commonwealth & Development Office (INV-048345, DEWAS; INV-003439, AGG; ID 0PP1133199, DGGW; OPPGD1389: DRRW), the Strategic Danish Research Council (grant no.: 11-116241, RUSTFIGHT), the Danish Ministry of Food, Agriculture and Fisheries (grant no.: 34120902567), Novo Nordisk Foundation (grant no.: 0056457); a series of grant agreements from Jordbruksverket (Sweden), (grant nos.: 21-11857/09, 25-6922/10, 25-2363/12, 4.4.11-1615/14, 4.4.11-01001/18, 4.4.11-17402/2021), Research Council of Norway (Hveterust, grant no.: 301835), as well as long-term support by Aarhus University. Mareike Möller was supported by Horizon Europe Marie Skłodowska-Curie fellowship (R-evolution, grant no.: 10119509). The work of Marcel Meyer was funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) – grant no.: 529743941. Work at ANU was supported by DP230100941 from the Australian Research Council. Rita Tam was supported by a Grains Research and Development Corp. Graduate Research Scholarship. Rust sampling undertaken by Turkey-ICARDA Regional Cereal Rust Research Center (RCRRC) was additionally supported by TAGEM (General Directorate of Agricultural Research and Policies of Turkey), CRP Wheat (CIMMYT) and FAO-Turkey. The authors are grateful to Ellen Jørgensen, Janne Holm Hansen, Jakob Sørensen and Steen Meier, Aarhus University, for technical assistance during yellow rust genotyping and virulence phenotyping of 1000s of rust isolates at the Global Rust Reference Center during 15 yr, Sambasivam Periyannan, Andrew Milgate, Ashley Jones, Zhenyan Luo, Zhara Chew, Eric Pereira and Danish Baig for sample characterization and assistance in the genomic research concerning isolates of PstS0, PstS7 and PstS10 (ANU), and Ezgi Kurtulus, Handan Kavas and Ali Kadiroğlu for assisting in collection and preparing samples provided by the Turkey-ICARDA RCRRC. The deposition and access to a reference collection of Pst isolates from USA up to 2015 by Eugine Milus is highly appreciated, as well as the contributions of c. 420 people assisting in disease surveillance, sampling and submission of rust samples throughout the period 2009-2023, often under difficult and challenging conditions, without whom this work would not have been possible
Interessekonflikt: Ingen
Læs mere: Publikationen “Long-term surveillance reveals hybridization by nuclear reassortment and intercontinental spread as major evolutionary drivers in wheat yellow rust” er udgivet i tidsskriftet New Phytologist. Den er skrevet af Mogens Støvring Hovmøller, Tine Thach, Julian Rodriguez-Algaba, Jens Grønbech Hansen, Marcel Meyer, David P. Hodson, Kumarse Nazari, Robert F. Park, Rita Tam, Mareike Möller, Benjamin Schwessinger, John P. Rathjen, Paula Silva, Venancio Riella, Annemarie Fejer Justesen
Kontakt
Professor Mogens Støvring Hobmøller, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Tlf.: 22283361 eller mail: mogens.hovmoller@agro.au.dk
Kommunikationsrådgiver Camilla Brodam Galacho, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Tlf. 93522136 eller mail brodam@agro.au.dk