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噬菌體雞尾酒拯救葡萄

時間:2015-09-06     來源:中國科學(xué)報
美國得克薩斯農(nóng)工大學(xué)農(nóng)業(yè)生命研究中心的科學(xué)家們選擇噬菌體雞尾酒療法來防治致命的葡萄皮爾斯病。這項成果可能揭開價值數(shù)百萬美元的美國葡萄酒行業(yè)新的一頁。

    該研究發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊PLOS ONE上,描述了四種噬菌體的應(yīng)用。它們被確認為有能力攻擊可導(dǎo)致葡萄和其他幾種植物巨大災(zāi)難的細菌。

    噬菌體是一種攻擊細菌的病毒。因為它們在環(huán)境中很豐富,科學(xué)家嘗試了解更多不同類型的噬菌體和具有攻擊能力的特定噬菌體。農(nóng)業(yè)生命研究中心的科學(xué)家能夠分離出四種噬菌體,專門針對皮爾斯病毒的罪魁禍首——葉緣焦枯病菌。

    “葉緣焦枯病菌是美國原產(chǎn)的,導(dǎo)致包括葡萄樹、橡樹、桃樹、杏樹、咖啡和柑橘樹等在內(nèi)的許多植物生病?!鞭r(nóng)業(yè)生命研究中心的植物病理學(xué)家Carlos Gonzalez博士說,“我國從歐洲進口了大部分葡萄,所以葡萄病原體和宿主沒有共同進化。這使葡萄樹易受感染?!?/P>

    據(jù)該中心在弗雷德里克斯堡的推廣服務(wù)園藝師Jim Kamas介紹,這種細菌通過昆蟲來侵犯植物。在釀造葡萄酒的葡萄園中,就是玻璃翅葉蟬了。當(dāng)昆蟲以植物為食,細菌就會在植物體內(nèi)整個木質(zhì)部管道里傳播,走到哪兒傳到哪兒。由此產(chǎn)生了皮爾斯病,可能引起葡萄園在感染后幾個月或幾年內(nèi)死亡。

    “與以植物葉子為食相反,玻璃翅葉蟬以葡萄藤為食,使得細菌傳播更有效率?!盙onzalez解釋道。

    據(jù)葡萄酒協(xié)會估計,這種一粒米大小的昆蟲在美國來說卻事關(guān)加利福尼亞酒業(yè)248億美元的銷售額。得克薩斯葡萄酒與葡萄種植者協(xié)會估計,對該州的經(jīng)濟價值為18.8億美元。

    為阻止嚴重削弱食品和飲料供應(yīng)的潛在的狂暴行徑,迄今為止人們還是依賴專門針對這種帶菌蟲的殺蟲劑。

    然而,科學(xué)家表示,殺蟲劑的使用被證明會對有益昆蟲如蜂蜜產(chǎn)生不利影響,在歐洲已被禁用。Gonzalez說,這些問題導(dǎo)致他們尋求生物或更自然的方法來預(yù)防和治療葉緣焦枯病菌。

    “我們的方法基本上是直接面對所引起疾病的細菌,而非關(guān)注昆蟲。”課題組的研究人員稱,“噬菌體雞尾酒法提供了一種替代葉緣焦枯病菌殺蟲劑法的治療方式。”

    農(nóng)業(yè)生命研究中心主任Ry Young博士表示,噬菌體雞尾酒的設(shè)計包含了幾個不同的噬菌體,如果一株細菌對其中一個噬菌體產(chǎn)生抗性,它也會被其他噬菌體殺死。“‘左手不行,右手還在’,雞尾酒也是這個原理。”

    但找到合適的混合雞尾酒制劑并不容易。研究人員分離了大量的噬菌體來檢測它們的遺傳多樣性?!拔覀兊氖删w庫里有100多個噬菌體,根據(jù)生理和遺傳性質(zhì)將其分為四種,Sano、Salvo、Prado 和Paz,它們各不相同。”課題組成員Tushar Suvra Bhowmick博士說道。

    生長在溫室里的葡萄接種了細菌和四種噬菌體雞尾酒制劑。實驗團隊既試驗了植物感染葉緣焦枯病菌后供應(yīng)其噬菌體雞尾酒制劑,也試驗了感染之前的。他們發(fā)現(xiàn),噬菌體雞尾酒制劑既能保護葡萄免受感染,也在感染之后攔截疾病。

     “噬菌體研究并不是新的,但直到現(xiàn)在也沒有實驗室能分離和繁殖針對葉緣焦枯病菌的噬菌體。我們實驗室是第一個成功的,證明了噬菌體可以控制皮爾斯病?!盉howmick說,噬菌體雞尾酒法正在得克薩斯州進行田間試驗。

    “我們得到了非常有希望的結(jié)果,讓我們十分確信對付葉緣焦枯病菌另有他法?!闭n題組成員Mayukh Das博士稱,“噬菌體具有很大的潛力。針對全世界人類、動物、植物的疾病,噬菌體可以說是‘綠色’解決方案。這種噬菌體治療技術(shù)可以轉(zhuǎn)移到咖啡、香蕉和橄欖等其他經(jīng)濟作物上?!?/P>

    Bhowmick在自己的家鄉(xiāng)印度從未見過葡萄,現(xiàn)在她表示,對沒有其他更好解決辦法的發(fā)展中國家來說,噬菌體治療技術(shù)在對付病原菌方面頗具前景,如可以治療折磨人們的霍亂。