Nature Communications | 不同的非生物光谱途径揭示跨物种的植物病原体胁迫信号!

每年，植物病原体导致全球约16%的产量损失，尽管农药使用量增加，但这一数字在过去40年中并未显着减少；在缺粮地区，植物病原体造成的产量损失可超过30%。气候变化和全球贸易正在加剧入侵物种，导致新的植物病害出现以及重新出现的病原体对农业生产和粮食安全的损害。在全球范围内，农业和林业生产受到Ug99生理小种和其他新种茎锈病（Puccinia graminis f. sp. tritici）以及包括尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp.）的热带生理小种（TR4）快速扩张的威胁，这些病菌感染了非洲、中东和亚洲的小麦。

2021年10月19日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了澳大利亚墨尔本大学P. J. Zarco-Tejada团队的最新相关研究成果，题为Divergent abiotic spectral pathways unravel pathogen stress signals across species的研究论文。

植物病原体对全球粮食安全构成越来越大的威胁，导致缺粮地区的产量损失超过30%。木质部难养菌（Xf）是主要的跨界植物病原体，也是世界上对社会经济影响最具破坏性的病原体之一。光谱筛查方法对于检测早期感染的非视觉症状和防止传播至关重要（Remote Sensing of Environment | 斯旺西大学揭示遥感技术可监测疫霉侵染早期不可察觉的症状！）。然而，在光谱上可检测到的由病原体引起的微妙生理变化与非生物胁迫的动力学有关。本研究使用机载光谱和热扫描覆盖超过100万棵树的不同物种、感染和水分胁迫水平，揭示了可以解开生物诱导症状的不同病原体和宿主特异性光谱途径的存在。结果证明，解耦这种生物-非生物光谱动力学可以将不同宿主的Xf检测的不确定性降低到6%以下。评估针对另一种产生类似症状的有害病原体大丽轮枝菌的偏离途径时，不同的途径仍然是病原体和宿主特异性的，揭示了跨病理系统的检测准确度超过92%。这些迫切需要的高光谱方法促进了破坏性病原体的早期检测，以减少全球数十亿的作物损失。

图 1：在Xf感染区域采集的高分辨率机载高光谱图像

图 2：光谱特征对检测Xf和Vd感染症状的重要性

图 3：光谱特征对检测非生物诱导的水分胁迫症状的重要性

图 4：光谱植物性状对于在生物和非生物胁迫下跨物种检测Xf和Vd的重要性

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