本報(bào)訊 鐮刀菌是每個(gè)麥農(nóng)的心腹大患，它能引起小麥赤霉病、大量毀壞莊稼，并產(chǎn)生一種對(duì)人畜有害的毒素污染谷物。
近日，澳大利亞研究人員提出了一種新策略以對(duì)抗小麥赤霉病病原。在實(shí)驗(yàn)室中，他們使用了一種名為“基因驅(qū)動(dòng)”的基因組改變技術(shù)去除這種真菌基因。這是研究人員首次使用基因驅(qū)動(dòng)來(lái)控制植物中的病原體。相關(guān)論文發(fā)表在預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv。
美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)真菌病理學(xué)家John Leslie表示，這一方法從未在實(shí)驗(yàn)室以外的地方使用過(guò)，用該方法消滅蚊子和其他害蟲的計(jì)劃也一直備受爭(zhēng)議。
澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織的分子生物學(xué)家Donald Gardiner和同事決定，看看是否可以通過(guò)基因驅(qū)動(dòng)來(lái)降低鐮刀菌的致病效力。這個(gè)過(guò)程包括將DNA導(dǎo)入一個(gè)生物體，使其基因的一個(gè)版本，而不是另一個(gè)版本傳遞給下一代。最終，這些理想基因型將留在該種群。
Gardiner和同事認(rèn)為，小麥赤霉病的基因驅(qū)動(dòng)值得探索。他們的目標(biāo)是去除使病菌具有高度傳染性、使受感染的谷物有毒、讓真菌在DNA方面保持完整的三個(gè)鐮刀菌基因。
他們發(fā)現(xiàn)，CRISPR未能有效地傳遞這些基因的無(wú)害版本。但另一種真菌中的基因——Gardiner稱之為自然基因驅(qū)動(dòng)——被證明能夠完成這項(xiàng)任務(wù)，它比CRISPR更高效，也更容易處理。
Gardiner團(tuán)隊(duì)將該基因與三種靶基因的無(wú)害版本聯(lián)系起來(lái)。一旦進(jìn)入鐮刀菌，“基因驅(qū)動(dòng)”基因會(huì)使任何有性繁殖的孢子死亡，這些孢子最終與原始版本的靶基因結(jié)合在一起。因此，無(wú)害版本被優(yōu)先傳遞到下一代。研究小組報(bào)告說(shuō)，這些后代引起小麥赤霉病的可能性不大，但在其他方面與典型的鐮刀菌沒(méi)有區(qū)別。
Gardiner團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，僅僅三代，這三種毒性基因就完全消失了。“我們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該適用于其他許多重要經(jīng)濟(jì)作物的病原體。”Gardiner說(shuō)。
其他人則對(duì)此持懷疑態(tài)度。“這是一個(gè)新想法，但不實(shí)用。”中國(guó)科學(xué)院植物生物學(xué)家高彩霞說(shuō)。她認(rèn)為，任何失去毒性基因的鐮刀菌都不可能在野外生存，也不可能與未改變的真菌或其他鐮刀菌進(jìn)行物種競(jìng)爭(zhēng)。
Leslie強(qiáng)調(diào)，許多真菌，包括某些類型的鐮刀菌，很少或從不進(jìn)行有性繁殖。這是基因驅(qū)動(dòng)控制機(jī)制發(fā)揮作用的先決條件。此外，“開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試將非常重要，不過(guò)可能很難設(shè)計(jì)”。Leslie認(rèn)為，研究小組必須證明基因驅(qū)動(dòng)在自然條件下能有效減少小麥赤霉病。同時(shí)還要確保這種經(jīng)過(guò)改造的真菌不會(huì)泄露到野外。即使這些問(wèn)題可以解決，讓監(jiān)管部門批準(zhǔn)釋放一種基因工程植物病原真菌也很困難。
然而，“這個(gè)概念值得探索，即使失敗了，我們也能學(xué)到關(guān)于如何管理真菌種群的知識(shí)。”Leslie說(shuō)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1101/2020.04.05.026500
