作者:张章 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/5/24 11:50:54
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病原体肆虐美国桔园
基因学家“征”病毒和“魔剪”抗击柑桔病

柑桔黄龙病袭击美国南部桔园。图片来源:Joe Raedle/Getty

一直以来,美国果农都担心桔树根枯病会“袭击”自己的果园。但现在,这种毁灭性病原体或许成了他们战胜另一种更严重柑桔疾病的最大希望。后者横扫了该国南部桔园,让大量果园荒芜。

位于佛罗里达州的农业公司——南方花园柑桔,已经向美国农业部(USDA)申请使用一种经基因改良的桔树根枯病病毒(CTV),攻击引发柑桔黄龙病的细菌。在过去10年间,柑桔黄龙病已经导致美国柑桔产量减半,并对该国33亿美元市值的整个柑桔产业造成严重威胁。

近日,相关申请已经进入采集公众意见阶段,并且,USDA将评估这种转基因病毒的环境影响。

转基因CTV病毒的田间实验已在进行中。如果相关申请获得通过,将是该方法首次商业化应用。这也将为回避针对转基因作物的管理和攻击提供机会。

“现在,我们正在进行一场拯救柑桔的比赛。”加州大学戴维斯分校食品学家Carolyn Slupsky说,“柑桔黄龙病无处不在,十分可怕。”

实际上,转基因病毒只是科学家正在研发的抗击柑桔黄龙病工具之一。还有研究者计划使用CRISPR–Cas9编辑柑桔树的基因,以便让其对虫害更有抵抗力,或者转基因树能表达防御基因或有更短的RNA分子,以便防止感染柑桔黄龙病。

当地种植者也帮助投资了一个跨国项目。该项目旨在测序柑桔树基因,以便寻找更多抗击柑桔黄龙病的基因。“该领域有很多科学机会。”加州大学戴维斯分校植物病理学家Bryce Falk说,“我们需要借助新技术。”

柑桔黄龙病是柑桔生产上最具毁灭性的病害,主要分布于巴西、美国、非洲南部以及东南亚各国、印度洋地区,染病果树的果实常表现为青果,病果的果汁味酸、淡。该病的病原是韧皮部杆菌属,主要通过以树液为食的柑桔木虱传播。

2005年,迈阿密报道了该国首棵感染这种疾病的柑桔树。“瞬间我们觉得‘糟了’。”佛罗里达大学专门培育柑桔新品种的Fred Gmitter说。

实际上,一些研究者已经在对抗柑桔黄龙病中取得了偶然胜利。就在疫情暴发时,Gmitter团队发布了一个名为Sugarbell的柑桔品种。尽管那些树也开始感染韧皮部杆菌,但如果种植者进行适当地剪枝和施肥,那么也能收获合理数量的甜桔子。

但这个成功难以复制:为何这种柑桔能抵抗该疾病依然成谜。

数年后,南方花园柑桔公司培育了转基因柑桔,其能表达取自菠菜的基因,从而抵抗柑桔黄龙病。该公司表示,田间实验结果显示,该柑桔能在一定程度上抵御柑桔黄龙病。

但该方法将需要数年时间才能迎合相关部门转基因作物上市规定。而且,消费者也可能不接受来自转基因桔树上的果实或果汁。

因此,南方花园柑桔公司又提出一个不同的方法,并且在今年2月将转基因CTV申请提交USDA。与转基因桔树不同,该公司希望改变有害菌株CTV的基因,以便其产生菠菜的防御基因。该公司计划将感染转基因CTV的树枝嫁接的果树上。

4月,USDA宣布将开始针对该申请的环境评估工作,该过程将需时2年,而且是该部门允许转基因病毒上市前的必须步骤。

由于该转基因病毒不会改变果实,因此该方法将允许农民证明其桔子不是转基因产品,以避免相关条例限制,并减少舆论质疑。

此外,这些项目还有一个目标,就是找到关闭后能帮助柑桔产生抗病性的基因。如果研究人员能找到这些基因,就能使用CRISPR使其失活。佛罗里达大学植物病理学家Nian Wang正使用该方法编辑桔树,并希望弄清到2019年这些树能否产生抗性。也有人在对柑桔木虱使用RNA干扰,以关闭让该昆虫传播韧皮部杆菌的基因。

现在,一个主要问题是:柑桔产业能否等到相关解决方法付诸实践?“这是一种令人难以置信的毁灭性疾病,10年前种植者就已经在等待答案了。”Gmitter说。(张章编译)

 
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