新型可攜式DNA定序裝置可廣泛偵測早期小麥相關疾病
2019/09/05 @國際
摘要
澳洲國立大學開發出可偵測真菌性病害與進行菌相分析的可攜式DNA定序儀，將欲調查之葉片樣本添加藥劑並混和均勻後放置定序儀，以全基因組霰彈槍定序技術測出病原的DNA序列，最後再將病原DNA序列與遺傳資料庫進行比對，找出關鍵的病原，例如小麥條銹病、小麥葉斑病、黃斑病等真菌性疾病。
示意圖
真菌性病害是導致全球糧食作物減產、危害生物安全(biosecurity)的主要病蟲害類型之一。近期在南亞孟加拉(Bangladesh)所發生的真菌性疾病導致當地小麥(wheat, Triticum aestivum)產量銳減，造成嚴重的糧食安全與生物安全危機。為避免這樣的事件再次發生，如何在病害擴散初期，以快速偵測的手段找出關鍵病原，將有助於建立病蟲害早期防治措施，避免疾病的傳播。傳統的作物疾病診斷係透過專家以肉眼鑑別植物病癥，再進一步以生化方法確立病原，然而該方法多倚賴專家經驗，且恐無法正確且有效地正確診斷，最後失去最佳防疫的階段。為了搶在第一時間有效偵測病害種類，以建立有效地因應措施，以澳洲國立大學(Australian National University)為首的澳洲研究團隊便開發出一具可偵測真菌性病害與進行菌相分析的可攜式DNA定序儀(portable DNA sequencer)，希望能應用在作物病害防治方面。
研究團隊所發明的可攜式DNA定序儀可分析樣區中疑似患病的小麥，分析過程是將多片疑似染病的葉片樣本與藥劑均勻混和後加到可攜式DNA定序儀中，以全基因組霰彈槍定序技術(whole genome shot-gun sequencing)測出病原的DNA序列，最後再將病原DNA序列與遺傳資料庫進行比對，找出關鍵的病原。研究團隊的這套儀器已證實可鑑別出由Puccinia striiformis引起的小麥條銹病(wheat stripe rust)、由Zymoseptoria tritici引起的小麥葉斑病(Septoria tritici blotch)、由Pyrenophora tritici-repentis所引起的黃斑病(yellow leaf spot)等真菌性疾病。【延伸閱讀】植物適用的可穿戴式裝置
研究團隊的這套可攜式裝置可用在田間，進行現場快速檢測分析以獲得最新的疫病資訊，達到及時病蟲害監控的效果。避免類似的疾病再次發生在世界的任一區域。該研究也希望能找出能對抗病害的微生物，並運用環境友善的生物防治法控制疾病的發生。
有關可攜式DNA定序儀的工作原理與詳細研究成果，請參考已發表在<Phytobiomes Journal>的文章。
資料來源
- EurekAlert
- Pathogen Detection and Microbiome Analysis of Infected Wheat Using a Portable DNA Sequencer
文章摘譯
