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任茂智研究员在Trends in Plant Science杂志发表“从进化视角看全球气候变化下植物病害预测”论文

来源:功能植物培育与应用创新团队 发布时间:2023-01-04 作者:罗秀媚 点击数:

2023年1月1日,中国农业科学院都市农业研究所研究员任茂智与瑞典农业大学詹家绥教授、闽江学院杨丽娜博士联合在Cell Press旗下国际知名期刊Trends in Plant Science (IF="22)杂志发表题为“Modelling plant diseases under climate change: evolutionary perspectives”的论文。该文系统阐述了全球气候变化大环境下植物、病原菌乃至生态系统的适应能力及适应性代价如何变化,这些变化将如何影响作物病害爆发及流行,提出从进化生态学角度收集植物及病原菌对气候变化适应潜力及相关代价等数据并将其有机融入病害预警模型,使病害预测更加精确。

作物病害是粮食作物产量和品质下降的主要因素之一,全球每年由病害引起的作物减产在13-22%之间,严重制约农业可持续发展、粮食安全供应和社会稳定。根据病害“三角”理论,环境因素的改变会显著影响作物病害的爆发和流行。当前全球气候变化强度日益增大,其中既包括定向变化-全球气温升高、二氧化碳浓度增加、紫外辐射强度增大等,又包括非定向变化-极端温度(高温,冻害)、极端降水(洪涝,干旱)等。这些变化将直接或间接影响作物病害的爆发和流行,使作物病害呈现出发生种类增多、频率升高、时空变动及危害增大等趋势,导致作物病害防控难度大大增加。因此科学建模、精确检测、提前预警,对全球气候变化加剧大环境下作物病害有效防控尤其重要。

图1全球气候变化对植物、病原菌及生态环境及其互作造成复杂的影响

近年来,尽管众多模型提出用于模拟作物病害爆发如何相应全球气候变化。但由于建模参数多认定为环境因子变化对作物及病原菌性状的影响是固定的,忽略了作物和病原菌对变化的环境因子具有较强的适应性,因此预测结果与现实往往具有较大的偏差。该文强调从进化的视角看待病害预测,利用作物及病原菌对环境因子的适应性及适应性代价等数据对预测模型进行修订,使其预警结果更精确。

图2植物及病原菌对不同类型气候变化的适应机制

本文为闽江学院杨丽娜博士为第一作者,中国农业科学院都市农业研究所研究员任茂智及瑞典农业大学詹家绥教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、瑞典农业大学科研基金、成都市地方财政专项项目资助。

全文链接为:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136013852200334X