英国University of Exeter 的Daniel Bebber团队通过模型模拟的方式发现,未来全球气候变化会增加高纬度地区的粮食产量,而对低纬度地区的粮食产量影响较少。更为重要的是,全球变化,尤其是全球变暖会导致病原菌生态位向高纬度地区移动,这会导致高纬度地区病原菌物种丰度的增加并对粮食产量造成等同的负面影响。该研究成果以Plant pathogen infection risk tracks global crop yields under climate change为题发表在Nature Climate Change(IF=25.290)上。

Daniel Bebber教授团队预计,在未来,高纬度地区的作物产量增加较多,而低纬度地区的作物产量变化较小。另外,由于小麦、木薯、油菜籽和向日葵等均在高纬度地区种植,这会导致全球气候变化下全球粮食产量的整体增加。

在此基础上,他们重点关注了全球气候变化,尤其是温度变化(决定病原菌分布和活性的最重要因素)对80种真菌和卵菌属植物病原体分布的影响。结果发现,全球变暖可能会导致两极变化,在作物产量增加最多的高纬度地区病原菌物种丰度也同步增加,而病原菌物种丰度在低纬度地区却会降低。

进一步分析发现,全球变化下的病原菌丰度与作物产量之间存在显著的直接空间匹配。模拟结果还表明,全球变化还会影响病原菌的群落组成,并且病原菌群落组成的最大变化预计将发生在北半球的高纬度地区,尤以欧洲、中国和秘鲁为风险最高地域。

Daniel Bebber教授说说道,植物病原体已经在全球范围内造成了毁灭性的生产损失。这项最新研究预估了病原菌在未来几十年可能带来的风险。

气候病害带来温带地区产量的增长将被作物保护产品负担增加所抵消。国际贸易和运输可能导致病原菌在全球范围内快速传播,到达所有条件适合他们生存的地方,他继续说道。

该研究的共同作者Sarah Gurr教授表示,每个地区不断变化的病原体组成可能会产生重大影响。植物育种和农用化学品公司可以基于此专注于特定病害。比如,在英国,小麦育种人员关注的是小麦叶枯病、条锈病和叶锈病抗性问题,但在未来这些病菌威胁可能会发生改变。

作物育种可能需要很长时间,所以人们应考虑那些尚未到来的病原菌抗性问题。许多病原菌尤其是目前在热带地区发生的病原菌严重缺乏对它们的相关研究。