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苏格兰科学家发现可以取代化学喷雾的新型植物保护方法
日期:2020-01-06 作者:编译:张晓静 来源:农科智库 点击:
     科学家们已经测试了一种新的方法,可以在不使用对环境有害的化学喷雾剂的情况下,保护农作物免受广泛传播且具有破坏性的细菌性疾病的侵害。
    格拉斯哥大学(University of Glasgow)的一个跨学科团队发现了一种新方法,该方法可以保护许多重要的农作物免受常见的农作物细菌——丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae, Ps)的侵害。
    Ps及其相关细菌侵害着英国乃至全世界多种重要的农作物,如番茄、奇异果、辣椒、橄榄、大豆和水果等,造成了巨大的经济损失。植物病害造成全球约15%的作物损失(每年损失值为1,500亿美元),其中三分之一是由Ps等细菌引起的。Ps复合种群由50多个已知变体组成,这些变体导致了疫病、斑点和细菌性斑点病等疾病。一旦细菌感染了一部分农作物,这种疾病就可以迅速传播,因为商业农作物品种缺乏遗传多样性。
    通过基因改造,该团队能够使植物表达指定的蛋白质抗生素,或者叫做细菌素。然后,这些植物成功地抵抗了细菌感染,而对植物本身或周围环境没有任何损害。这个团队来自植物科学小组(Plant Science Group)乔尔·米尔纳(Joel Milner)博士和细菌学教授丹尼尔·沃克(Daniel Walker)的实验室,他们今天在《植物生物技术杂志》(Plant Biotechnology Journal)上发表了他们的研究发现。
    当前,通过植物育种引入的化学药品、常规抗生素和抗性基因可以用来保护植物免受这些细菌的侵害,但它们的成功率有限,并且通常会对环境造成不利影响。随着对使用化学疗法的监管压力增加,并考虑到与常规抗生素相关的耐药性的传播风险,迫切需要找到替代策略来对抗农作物中的细菌性疾病。
    该团队的研究重点是细菌素普达菌素L1,它是由致病性Ps菌株的亲缘菌种生产出来的,这个亲缘菌种是无害的,存在于土壤中。研究团队成功地使测试植物表达了普达菌素L1,并发现它可以抵抗多种类型的Ps细菌。为了做到这一点,研究小组对植物进行了基因改造,使植物在整个生命周期中都可以产生细菌素——这是首次在植物中试验这种基因改造。
    乔尔·米尔纳博士说:“我们的结果提供了原理证明,细菌素在植物中的表达可以有效抵抗细菌疾病。与常规抗生素不同,细菌素具有高度定向性。在这项研究中,它们仅作用于感染植物的Ps菌株。通过使用细菌素,我们避免了常规抗生素带来的风险,即抗性会不加区分地传播到其他细菌的风险。抗性甚至可能传播到人类细菌病原体。而通过取代常规抗生素,我们消除了抗性传播的重要驱动力。”
    “现在我们知道,细菌素在作物中的表达是防控细菌性疾病的一种有效策略,我们正在继续研究,以充分发挥这种新方法的潜力。”
    研究成果的首席合著者威尔·鲁尼(Will Rooney)博士说:“所有主要的细菌种类都产生细菌素,因此我们可以以我们的研究作为范本,来解决马铃薯、水稻和水果等农作物中各种重要的细菌性疾病。”
    格拉斯哥大学正在积极寻找潜在的商业合作伙伴来推动这项技术的开发,实现这项研究的商业应用价值。学校也已经申请专利来保护这项知识产权。
    这项名为“工程细菌素介导的植物病原体丁香假单胞菌抗性”的研究发表在《植物生物技术杂志》上。这项研究由生物技术和生物科学研究委员会(BBSRC)和惠康公司(Wellcome)资助。
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