作者:Mayukh Das 来源:PLOS ONE 发布时间:2015/9/15 14:29:41
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噬菌体鸡尾酒拯救葡萄

 

Mayukh Das博士在做葡萄皮尔斯病实验

美国得克萨斯农工大学农业生命研究中心的科学家们选择噬菌体鸡尾酒疗法来防治致命的葡萄皮尔斯病。这项成果可能揭开价值数百万美元的美国葡萄酒行业新的一页。

该研究发表在学术期刊PLOS ONE上,描述了四种噬菌体的应用。它们被确认为有能力攻击可导致葡萄和其他几种植物巨大灾难的细菌。

噬菌体是一种攻击细菌的病毒。因为它们在环境中很丰富,科学家尝试了解更多不同类型的噬菌体和具有攻击能力的特定噬菌体。农业生命研究中心的科学家能够分离出四种噬菌体,专门针对皮尔斯病毒的罪魁祸首——叶缘焦枯病菌。

“叶缘焦枯病菌是美国原产的,导致包括葡萄树、橡树、桃树、杏树、咖啡和柑橘树等在内的许多植物生病。”农业生命研究中心的植物病理学家Carlos Gonzalez博士说,“我国从欧洲进口了大部分葡萄,所以葡萄病原体和宿主没有共同进化。这使葡萄树易受感染。”

据该中心在弗雷德里克斯堡的推广服务园艺师Jim Kamas介绍,这种细菌通过昆虫来侵犯植物。在酿造葡萄酒的葡萄园中,就是玻璃翅叶蝉了。当昆虫以植物为食,细菌就会在植物体内整个木质部管道里传播,走到哪儿传到哪儿。由此产生了皮尔斯病,可能引起葡萄园在感染后几个月或几年内死亡。

“与以植物叶子为食相反,玻璃翅叶蝉以葡萄藤为食,使得细菌传播更有效率。”Gonzalez解释道。

据葡萄酒协会估计,这种一粒米大小的昆虫在美国来说却事关加利福尼亚酒业248亿美元的销售额。得克萨斯葡萄酒与葡萄种植者协会估计,对该州的经济价值为18.8亿美元。

为阻止严重削弱食品和饮料供应的潜在的狂暴行径,迄今为止人们还是依赖专门针对这种带菌虫的杀虫剂。

然而,科学家表示,杀虫剂的使用被证明会对有益昆虫如蜂蜜产生不利影响,在欧洲已被禁用。Gonzalez说,这些问题导致他们寻求生物或更自然的方法来预防和治疗叶缘焦枯病菌。

“我们的方法基本上是直接面对所引起疾病的细菌,而非关注昆虫。”课题组的研究人员称,“噬菌体鸡尾酒法提供了一种替代叶缘焦枯病菌杀虫剂法的治疗方式。”

农业生命研究中心主任Ry Young博士表示,噬菌体鸡尾酒的设计包含了几个不同的噬菌体,如果一株细菌对其中一个噬菌体产生抗性,它也会被其他噬菌体杀死。“‘左手不行,右手还在’,鸡尾酒也是这个原理。”

但找到合适的混合鸡尾酒制剂并不容易。研究人员分离了大量的噬菌体来检测它们的遗传多样性。“我们的噬菌体库里有100多个噬菌体,根据生理和遗传性质将其分为四种,Sano、Salvo、Prado 和Paz,它们各不相同。”课题组成员Tushar Suvra Bhowmick博士说道。

生长在温室里的葡萄接种了细菌和四种噬菌体鸡尾酒制剂。实验团队既试验了植物感染叶缘焦枯病菌后供应其噬菌体鸡尾酒制剂,也试验了感染之前的。他们发现,噬菌体鸡尾酒制剂既能保护葡萄免受感染,也在感染之后拦截疾病。

“噬菌体研究并不是新的,但直到现在也没有实验室能分离和繁殖针对叶缘焦枯病菌的噬菌体。我们实验室是第一个成功的,证明了噬菌体可以控制皮尔斯病。”Bhowmick说,噬菌体鸡尾酒法正在得克萨斯州进行田间试验。

“我们得到了非常有希望的结果,让我们十分确信对付叶缘焦枯病菌另有他法。”课题组成员Mayukh Das博士称,“噬菌体具有很大的潜力。针对全世界人类、动物、植物的疾病,噬菌体可以说是‘绿色’解决方案。这种噬菌体治疗技术可以转移到咖啡、香蕉和橄榄等其他经济作物上。”

Bhowmick在自己的家乡印度从未见过葡萄,现在她表示,对没有其他更好解决办法的发展中国家来说,噬菌体治疗技术在对付病原菌方面颇具前景,如可以治疗折磨人们的霍乱。(来源:中国科学报 王方)

 
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