Stamrostpatogenen infekterar alla ovanjordiska delar av veteplantorna, inklusive huvudet. I detta fall, bekämpning med fungicider är vanligtvis inte möjlig på grund av förorening av slutprodukten, eller ekonomisk. Kredit:Karanjeet Sandhu, University of Sydney.
Svält kan till stor del vara ett minne blott, men under de senaste åren har återuppkomsten av en sjukdom som kan döda vete - som ger en femtedel av mänsklighetens mat - hotat livsmedelsförsörjningen; nu tillkännages ett genombrott strax före jul, i två följeslagare som publiceras i tidskriften Vetenskap .
I en världsnyhet, vetenskapen har tagit ett steg före en gammal fiende som nyligen har återuppstått i vissa delar av världen, där den har ödelagt grödor på grund av sin förmåga att utvecklas, ångrar mycket av det hårda arbete som började på allvar med den gröna revolutionen - med hjälp av naturliga tekniker för att isolera den första rostpatogengenen som veteväxter upptäcker och använder för att "sätta på" inbyggt motstånd.
Genombrottet inom forskning som riktar sig mot stamrostfiende - historiskt sett den farligaste patogenen av vete - kommer att innebära misstänkta prover kan analyseras inom några timmar i en nödsituation snarare än veckor, potentiellt rädda grödor från att förstöras.
"För första gången kommer det att vara möjligt att göra DNA-tester för att identifiera om en rost i en veteskörd någonstans i världen kan övervinna en rostmotståndsgen, kallas Sr50, som introduceras i högavkastande vetesorter, sa professor Robert Park, motsvarande författare från University of Sydney.
"Detta kommer att indikera om en viss veteskörd behöver sprutas med dyr svampmedel snabbt för att skydda mot rost - som annars skulle förstöra grödan inom några veckor."
Rostsjukdomsepidemier har ibland uppstått i takt med noggrant förfinad selektiv förädling av spannmål; sjukdomen är återigen extremt skadlig i Östafrika och gör comeback i Europa.
Ytligt, stamrost ser ut som en annan rostpatogen av vete, lövrost. De två kan särskiljas på löv, med bladrostbildande pustler endast på bladets ena sida, och stamrostproducerande pustler som förekommer på båda bladytorna. Kredit:Kredit Karanjeet Sandhu, University of Sydney.
De nya rönen publiceras i en av världens ledande tidskrifter, USA-baserade Vetenskap .
Herr Jiapeng Chen, en doktorand från University of Sydney som initierade arbetet genom att sekvensera och analysera genomet för ett virulent rostisolat, sa att detta var det första viktiga steget för att ta itu med de diagnostiska utmaningarna som ständigt föränderliga svampar utgör, vilket resulterar i nya rostpatogenstammar.
Professor Park förklarade:"Det är som en pågående kapprustning - vi måste ligga steget före denna föränderliga patogen.
"Den sista stora epidemin av rost av vetestammar bara i Australien, 1973, orsakade 300 miljoner dollar i skada - tänk vad det skulle vara idag."
Medförfattare, Dr Peter Dodds från Commonweatlh Scientific Industrial Research Organisation, sade efterfrågan på vete i utvecklingsvärlden förväntades öka med 60 procent till 2050 och bara i ekonomiska termer var konsekvenserna enorma.
"Nu när vi har identifierat hur stamroststammar kan övervinna Sr50-resistens - genom mutation av en gen som vi har identifierat kallad AvrSr50 - kan denna information användas för att hjälpa till att prioritera resistensgener för utplacering.
Patogenen dödar veteväxter genom att binda stjälkar, vilket resulterar i grödor som består av en trasslig röra. Upphovsman:Robert Park, University of Sydney
"Våra resultat hittills visar att växtens immunsystem kan direkt känna igen svampproteinet, sa Dr Peter Dodds, från CSIROs jordbruks- och livsmedelsteam. "Vi får en bättre förståelse för hela processen - vad som händer på proteinnivå, på gennivå. "
Medförfattare Dr Kostya Kanyuka från Rothamsted Research, ett jordbruksvetenskapscenter i Storbritannien, sa stamrost hade gjort comeback i Europa, till exempel i Sverige så sent som i år, och hotade Asien och USA.
"Den mycket virulenta Ug99-rasen av stamrostsvampen - som dök upp 1998 i Uganda - har blivit ännu mer potent när den har spridit sig genom Afrika och Mellanöstern, med vindar som hotar att föra den in i Asien, " sa Dr Kanyuka.
USA:s kollaboratörer professor Melania Figueroa, Professor Brian Steffenson och Dr Yue Jin kunde utöka resultaten av studien genom att undersöka stammar av stamrostpatogenen från andra delar av världen, inklusive USA och Afrika.
"Det är viktigt att titta på denna gen i världsomspännande roststammar för att få en bild av var virulens är mest sannolikt att utvecklas, " sa professor Figueroa.
Professor Park, från Plant Breeding Institute, del av universitetets Sydney Institute of Agriculture och School of Life and Environmental Sciences, sa att resultaten också borde leda till en bättre förståelse av hur rostpatogener infekterar vete, undvika upptäckt av veteplantan, och orsakar avkastningsförluster.
"Förutom den omedelbara praktiska nyttan av den viktiga rostresistensgenen Sr50, vårt första fynd i världen kan potentiellt ha en långsiktig utdelning inom 10-15-årshorisonten, " han sa.
