检测主要粮食作物的致病威胁

细菌、真菌和病毒病原体可以感染和破坏玉米、小麦、水稻、土豆和大豆等主要粮食作物，对全球粮食供应构成严重威胁(Savary et al. 2019)。发现和监测作物病原体的能力对预防和控制疫情至关重要。先进的PCR基因分型和实时定量PCR (RT-qPCR)检测方法由于其准确性、敏感性和可扩展性而被广泛应用于应对这些威胁。

基于pcr的基因分型筛选细菌病原体

玉米容易受到Stewart's Wilt的感染，这是一种由玉米枯萎病引起的严重细菌疾病Pantoea stewartia这些细菌可以大幅降低作物产量，并导致受严重影响的玉米植株死亡。准确、快速地鉴定受感染玉米植株中的这种病原菌是必要的，以清楚地区分它与其他密切相关的细菌，并限制其传播，但传统的鉴定技术不够敏感，而且过于耗时。

一组研究人员(Xu et al. 2010)使用PCR基因分型技术开发了一种检测方法Pantoea stewartia这克服了传统方法的局限性。他们面临的一个主要障碍是找到一种足够强大和可靠的PCR酶，可以在分析的所有不同菌株中扩增所有基因，包括不同的亚种Pantoea stewartii．在测试了一系列酶之后，这个团队发现钛TaqDNA聚合酶能够生成可复制的PCR带型，将这种病原体与几个相关菌株区分开来，提供了一种快速、可靠的基因分型方法，帮助保护玉米作物免受毁灭性枯萎病的侵袭，如下图所示。

通过自动化、高通量RT-qPCR监测真菌病原体

在北美(NA)作为粮食供应的一部分种植的大部分作物都容易受到各种真菌疾病的影响，这些疾病可以通过降低产量和粮食质量来破坏生产。赤霉病(Fusarium head blight, FHB)是一种真菌病，可以感染多种作物，包括小麦、大麦、玉米和燕麦。尽管它在19世纪晚期被首次发现，但FHB在20世纪中期开始出现在北美，并继续缓慢扩张。它通常通过风传播，并在受影响地区强降雨后种植受感染的种子。因此，在大量样本中准确识别和监测FHB至关重要，以确定其目前存在的地方，防止其迅速扩散到其他地区。

赤霉病由四种真菌引起:镰刀菌素graminearum，镰刀菌素culmorum，镰刀菌素avenaceum,镰刀菌素crookwellense．在某些情况下，可以通过肉眼观察到感染。然而，目视检查是一种低效且耗时的监测FHB的方法。此外，这种疾病可能要到感染周期的后期才会显现出来，那时已不可能防止它传播到附近的其他作物。高通量RT-qPCR是一种可行的解决方案，因为它可以在大量作物样本感染的早期阶段快速、灵敏地检测FHB。FHB已被广泛研究与我们的自动化，高吞吐量SmartChip Real-Time PCR系统．SmartChip系统已被用于对多种样品中的多种真菌进行检测分析，提高了FHB研究小组的吞吐量并加快了分析速度。

水稻病毒的双链RT-qPCR检测与鉴别

水稻黑条矮缩病(RBSDD)是由水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)或南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)引起的。这种疾病导致生长迟缓，叶子变黑，叶子畸形，这将急剧降低作物的产量和质量。RBSDD或SRBSDV感染可能是潜伏的，在早期阶段很难诊断，但在后期阶段具有很大的破坏性。这两种病毒属于不同的种类斐济病毒属、家庭一种它们有相似的基因组结构，但通过不同的昆虫媒介传播，并可能发生在不同的地理区域。因此，为了预测和控制疫情，不仅要在早期准确地检测受感染植物和昆虫媒介中的该病，而且要区分两种相关病毒。

一个研究小组(Zhang et al. 2013)对RBSDV和SRBSDV进行了研究，利用RT-qPCR技术对它们进行了检测和区分。他们开发了一种双重RT-qPCR检测方法一步引物RT-PCR试剂盒并用于分析来自中国不同省份的受感染水稻叶片样品中是否存在一种或两种病毒。本实验采用两种不同的荧光探针，能够在同一试管中定量检测和区分RBSDV和SRBSDV。对来自不同地区的样本分析表明，RBSDV和srbsdv引起的疾病在不同地区的分布不同，这与它们各自的昆虫媒介的分布一致。结果表明，该检测方法具有较高的敏感性、特异性和定量性，为防治水稻主要病原菌提供了有力的手段。

参考文献

• Savary, S。et al。全球主要粮食作物的病原体和害虫负担。Nat,生态。另一个星球。3.430 - 439(2019)。可以在:https://www.nature.com/articles/s41559-018-0793-y
• Xu R.， Chen Q.， Xu R.， Chen Q.， and Tambong, J. T.， et al .Pantoea stewartii无性系种群。stewartii．列托人。达成。Microbiol。50，216 - 222(2010)。可以在:https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1472-765X.2009.02780.x
• 张鹏，刘伟，李磊，王雪梅。水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)和南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)的双重实时RT-PCR检测与鉴别。性研究。J。10，1 - 12(2013)。可以在:https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/1743-422X-10-24