基因學家“徵”病毒和“魔剪”抗擊柑桔病

轉基因 水果 農產品 桔子 科學網 2017-05-31
基因學家“徵”病毒和“魔剪”抗擊柑桔病

柑桔黃龍病襲擊美國南部桔園。圖片來源:Joe Raedle/Getty

一直以來,美國果農都擔心桔樹根枯病會“襲擊”自己的果園。但現在,這種毀滅性病原體或許成了他們戰勝另一種更嚴重柑桔疾病的最大希望。後者橫掃了該國南部桔園,讓大量果園荒蕪。

位於佛羅里達州的農業公司——南方花園柑桔,已經向美國農業部(USDA)申請使用一種經基因改良的桔樹根枯病病毒(CTV),攻擊引發柑桔黃龍病的細菌。在過去10年間,柑桔黃龍病已經導致美國柑桔產量減半,並對該國33億美元市值的整個柑桔產業造成嚴重威脅。

近日,相關申請已經進入採集公眾意見階段,並且,USDA將評估這種轉基因病毒的環境影響。

轉基因CTV病毒的田間實驗已在進行中。如果相關申請獲得通過,將是該方法首次商業化應用。這也將為迴避針對轉基因作物的管理和攻擊提供機會。

“現在,我們正在進行一場拯救柑桔的比賽。”加州大學戴維斯分校食品學家Carolyn Slupsky說,“柑桔黃龍病無處不在,十分可怕。”

實際上,轉基因病毒只是科學家正在研發的抗擊柑桔黃龍病工具之一。還有研究者計劃使用CRISPR–Cas9編輯柑桔樹的基因,以便讓其對蟲害更有抵抗力,或者轉基因樹能表達防禦基因或有更短的RNA分子,以便防止感染柑桔黃龍病。

當地種植者也幫助投資了一個跨國項目。該項目旨在測序柑桔樹基因,以便尋找更多抗擊柑桔黃龍病的基因。“該領域有很多科學機會。”加州大學戴維斯分校植物病理學家Bryce Falk說,“我們需要藉助新技術。”

柑桔黃龍病是柑桔生產上最具毀滅性的病害,主要分佈於巴西、美國、非洲南部以及東南亞各國、印度洋地區,染病果樹的果實常表現為青果,病果的果汁味酸、淡。該病的病原是韌皮部桿菌屬,主要通過以樹液為食的柑桔木蝨傳播。

2005年,邁阿密報道了該國首棵感染這種疾病的柑桔樹。“瞬間我們覺得‘糟了’。”佛羅里達大學專門培育柑桔新品種的Fred Gmitter說。

實際上,一些研究者已經在對抗柑桔黃龍病中取得了偶然勝利。就在疫情暴發時,Gmitter團隊發佈了一個名為Sugarbell的柑桔品種。儘管那些樹也開始感染韌皮部桿菌,但如果種植者進行適當地剪枝和施肥,那麼也能收穫合理數量的甜桔子。

但這個成功難以複製:為何這種柑桔能抵抗該疾病依然成謎。

數年後,南方花園柑桔公司培育了轉基因柑桔,其能表達取自菠菜的基因,從而抵抗柑桔黃龍病。該公司表示,田間實驗結果顯示,該柑桔能在一定程度上抵禦柑桔黃龍病。

但該方法將需要數年時間才能迎合相關部門轉基因作物上市規定。而且,消費者也可能不接受來自轉基因桔樹上的果實或果汁。

因此,南方花園柑桔公司又提出一個不同的方法,並且在今年2月將轉基因CTV申請提交USDA。與轉基因桔樹不同,該公司希望改變有害菌株CTV的基因,以便其產生菠菜的防禦基因。該公司計劃將感染轉基因CTV的樹枝嫁接的果樹上。

4月,USDA宣佈將開始針對該申請的環境評估工作,該過程將需時2年,而且是該部門允許轉基因病毒上市前的必須步驟。

由於該轉基因病毒不會改變果實,因此該方法將允許農民證明其桔子不是轉基因產品,以避免相關條例限制,並減少輿論質疑。

此外,這些項目還有一個目標,就是找到關閉後能幫助柑桔產生抗病性的基因。如果研究人員能找到這些基因,就能使用CRISPR使其失活。佛羅里達大學植物病理學家Nian Wang正使用該方法編輯桔樹,並希望弄清到2019年這些樹能否產生抗性。也有人在對柑桔木蝨使用RNA干擾,以關閉讓該昆蟲傳播韌皮部桿菌的基因。

現在,一個主要問題是:柑桔產業能否等到相關解決方法付諸實踐?“這是一種令人難以置信的毀滅性疾病,10年前種植者就已經在等待答案了。”Gmitter說。(張章編譯)

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