英國University of Exeter 的Daniel Bebber團隊通過模型模擬的方式發現,未來全球氣候變化會增加高緯度地區的糧食產量,而對低緯度地區的糧食產量影響較少。更為重要的是,全球變化,尤其是全球變暖會導致病原菌生態位向高緯度地區移動,這會導致高緯度地區病原菌物種豐度的增加并對糧食產量造成等同的負面影響。該研究成果以Plant pathogen infection risk tracks global crop yields under climate change為題發表在Nature Climate Change(IF=25.290)上。

Daniel Bebber教授團隊預計,在未來,高緯度地區的作物產量增加較多,而低緯度地區的作物產量變化較小。另外,由于小麥、木薯、油菜籽和向日葵等均在高緯度地區種植,這會導致全球氣候變化下全球糧食產量的整體增加。

在此基礎上,他們重點關注了全球氣候變化,尤其是溫度變化(決定病原菌分布和活性的最重要因素)對80種真菌和卵菌屬植物病原體分布的影響。結果發現,全球變暖可能會導致兩極變化,在作物產量增加最多的高緯度地區病原菌物種豐度也同步增加,而病原菌物種豐度在低緯度地區卻會降低。

進一步分析發現,全球變化下的病原菌豐度與作物產量之間存在顯著的直接空間匹配。模擬結果還表明,全球變化還會影響病原菌的群落組成,并且病原菌群落組成的最大變化預計將發生在北半球的高緯度地區,尤以歐洲、中國和秘魯為風險最高地域。

Daniel Bebber教授說說道,植物病原體已經在全球范圍內造成了毀滅性的生產損失。這項最新研究預估了病原菌在未來幾十年可能帶來的風險。

氣候病害帶來溫帶地區產量的增長將被作物保護產品負擔增加所抵消。國際貿易和運輸可能導致病原菌在全球范圍內快速傳播,到達所有條件適合他們生存的地方,他繼續說道。

該研究的共同作者Sarah Gurr教授表示,每個地區不斷變化的病原體組成可能會產生重大影響。植物育種和農用化學品公司可以基于此專注于特定病害。比如,在英國,小麥育種人員關注的是小麥葉枯病、條銹病和葉銹病抗性問題,但在未來這些病菌威脅可能會發生改變。

作物育種可能需要很長時間,所以人們應考慮那些尚未到來的病原菌抗性問題。許多病原菌尤其是目前在熱帶地區發生的病原菌嚴重缺乏對它們的相關研究。