پیشرفت اصلاح نژاد می تواند به محافظت از برداشت برنج آفریقای شرقی در برابر سوختگی باکتریایی کمک کند
بیماری سوختگی برگ باکتریایی برنج (به اختصار: BB) باعث کاهش عملکرد قابل توجهی در آسیا و آفریقا می شود. توسط باکتری Xanthomonas oryzae pv تحریک می شود. oryzae (Xoo)، که دارای بسیاری از گونه های منطقه ای متمایز در قاره های مختلف است.
توسط آرنه کلاوسن، دانشگاه هاینریش هاینه دوسلدورف
ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Andrew Zinin
این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:
بیماری سوختگی برگ باکتریایی برنج (به اختصار: BB) باعث کاهش عملکرد قابل توجهی در آسیا و آفریقا می شود. توسط باکتری Xanthomonas oryzae pv تحریک می شود. oryzae (Xoo)، که دارای بسیاری از گونه های منطقه ای متمایز در قاره های مختلف است.
اخیرا، محققان از تکنیک "نژاد به کمک نشانگر" (MAB) برای توسعه انواع لاین های برنج نخبه آفریقایی که در برابر بیماری زیان آور محصول مقاوم هستند، استفاده کردند.
سویه های آسیایی Xoo به طور ناخواسته در حدود سال 2019 به شرق آفریقا وارد شدند و تأثیر عمده ای در ماداگاسکار و تانزانیا و سایر کشورها داشتند. اگرچه گونه های محلی برنج آفریقایی با بسیاری از گونه های باکتریایی آفریقایی سازگار هستند، اما هیچ مقاومتی در برابر این گونه های تازه وارد آسیایی ندارند.
عفونت متعاقبا از تانزانیا به کشورهای همسایه سرایت کرد. تیمی از موسسه تحقیقات ملی فرانسه برای توسعه پایدار (IRD) به سرپرستی دکتر بوریس زورک توانستند منشاء ژنتیکی گونه های Xoo را به آسیا ردیابی کنند و گسترش آنها در آفریقا را با جزئیات ترسیم کنند.
تیم پروژه تحقیقاتی بین المللی "محصولات سالم" به سرپرستی دکتر Wolf B. Frommer از موسسه فیزیولوژی مولکولی در دانشگاه هاینریش هاینه دوسلدورف (HHU) در توسعه راه حل هایی برای مبارزه با Xoo و BB تخصص دارند.
محققان راهی برای قطع کردن این باکتری از منابع غذایی خود یافته اند: Xoo ناقل های قند خاص، به اصطلاح ژن های SWEET را در گیاه برنج فعال می کند تا قندی را برای تغذیه به دست آورد. محققان از ویرایش ژنوم برای تنظیم مکان‌های مربوطه در ماده ژنتیکی برنج برای جلوگیری از فعال کردن این ژن‌ها توسط باکتری استفاده کردند و در نتیجه گیاه را مقاوم کردند.
این رویکرد سریع و دقیق است. با این حال، رویه های تایید برای گیاهان ویرایش شده توسط ژنوم باید در کشور مربوطه وجود داشته باشد. از آنجایی که این مورد در بسیاری از کشورهای آفریقای شرقی صدق نمی کند، تیم به عمد رویکرد متفاوتی را در مطالعه ای که اکنون منتشر شده است انتخاب کرد. محققان با استفاده از گونه‌های بومی برنج آفریقایی، خطوط جدیدی مقاوم در برابر سویه‌های Xoo که در شرق آفریقا پخش می‌شوند، بدون استفاده از ویرایش ژنوم ایجاد کردند.
فرومر گفت: "برای اینکه خطوط ما همچنان به سرعت به کشاورزان برسد، ما ژن های مقاومت را به سه نوع برنج نخبه که به طور گسترده در آفریقا استفاده می شود، با استفاده از تکنیک اصلاح به اصطلاح به کمک نشانگر منتقل کردیم."
تکنیک MAB ژن های مقاومت را اضافه می کند در حالی که خواص کلی انواع اصلی را حفظ می کند. این روش اصلاحی پیشرفته از نشانگرهای ژنتیکی برای ایجاد صفات مطلوب در گیاهان با سرعت و دقت بیشتری نسبت به روش‌های اصلاحی مرسوم استفاده می‌کند و زمان‌های رشد معمولی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.
با استفاده از این روش، دانشمندان در آزمایشگاه‌های HHU موفق به ایجاد خطوط جدید برنج مقاوم به سویه‌های Xoo شناسایی‌شده در تانزانیا و ماداگاسکار با استفاده از گونه‌های نخبه آفریقایی KombokaP، FARO-44 و NERICA-4 شدند. تیم تحقیقاتی HHU و همکارانشان از IRD یافته های خود را در مجله Rice ارائه کردند.
دکتر یوگاندر آرا، نویسنده اصلی این مطالعه و دارنده سابق فلوشیپ تحقیقاتی الکساندر فون هومبولت در HHU، گفت: "ما همزمان چندین ژن مقاومت را به گونه های برنج اضافه کردیم تا از مقاومت طیف گسترده ای در برابر طیف وسیعی از انواع Xoo اطمینان حاصل کنیم. بر این اساس، ما می توانیم از خطوط برنجی که توسعه داده ایم نه تنها در برابر دو نوع باکتریایی دیگر، Madzania و همچنین در برابر دو باکتری دیگر، Madzaniag و Madzaniag محافظت کنیم. سویه های غرب آفریقا."
دکتر لوهورو، سرپرست تیم تحقیق، می گوید: "با مطالعه خود می توانیم به پرورش دهندگان برنج در شرق آفریقا در برابر سوختگی باکتریایی در سه رقم محلی برنج برای آزمایش های مزرعه ای مقاومت قوی ارائه دهیم. علاوه بر این، این لاین ها برای تلاقی با سایر واریته های محلی مناسب هستند. این امر همچنین می تواند مبنایی برای ثبت لاین ها به عنوان گونه های جدید و در نهایت استفاده گسترده کشاورزان از آنها باشد." تیم "محصولات سالم" در HHU.
Szurek از IRD گفت: "پایش مستمر IRD در کشورهای مختلف هدف به ما این امکان را داده است که مجموعه مهمی از سویه ها را که از ابتدای شیوع تا به امروز جمع آوری شده اند، ایجاد کنیم. این امکان ایجاد پانلی از سویه های پاتوژن را فراهم کرده است که تنوع ژنتیکی و جغرافیایی جمعیت مهاجم Xoo را به خوبی نشان می دهد، که برای ارزیابی مجدد مقاومت بسیار مفید است. انواع، همانطور که در مطالعه ما وجود دارد."
فرومر گفت: "روش MAB که ما در حال حاضر استفاده می کنیم بسیار زمان بر است. در مقابل، روش های پیشرفته ویرایش ژنوم موجود امروز ما را قادر می سازد در مدت زمان بسیار کوتاهی به نیازهای منطقه پاسخ دهیم. می توان امیدوار بود که اتحادیه آفریقا در آینده بر روی استانداردهای مشترک برای هماهنگ کردن استفاده از ویرایش ژنوم در آفریقا توافق کند."
یوگاندر آرا و همکاران، توسعه سریع مقاومت در برابر سوختگی باکتریایی بادوام در برنج آفریقایی از طریق هرم کردن چهار ژن مقاومت به کمک نشانگر، برنج (2026). DOI: 10.1186/s12284-026-00960-2
ارائه شده توسط دانشگاه هاینریش هاینه دوسلدورف
کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →
فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →
متن اصلی (انگلیسی)
Breeding advance could help protect East African rice harvests from bacterial blight
The rice disease bacterial leaf blight (for short: BB) is causing significant yield losses in Asia and Africa. It is triggered by the bacterium Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), which has many distinct regional strains on various continents.