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『生物谷』“基因驱动”能除小麦赤霉病？



『生物谷』“基因驱动”能除小麦赤霉病？
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镰刀菌是每个麦农的心腹大患 ， 它能引起小麦赤霉病、大量毁坏庄稼 ， 并产生一种对人畜有害的毒素污染谷物 。
近日 ， 澳大利亚研究人员提出了一种新策略以对抗小麦赤霉病病原 。 在实验室中 ， 他们使用了一种名为“基因驱动”的基因组改变技术去除这种真菌基因 。 这是研究人员首次使用基因驱动来控制植物中的病原体 。 相关论文发表在预印本网站bioRxiv 。
美国堪萨斯州立大学真菌病理学家John Leslie表示 ， 这一方法从未在实验室以外的地方使用过 ， 用该方法消灭蚊子和其他害虫的计划也一直备受争议 。
澳大利亚联邦科学和工业研究组织的分子生物学家Donald Gardiner和同事决定 ， 看看是否可以通过基因驱动来降低镰刀菌的致病效力 。 这个过程包括将DNA导入一个生物体 ， 使其基因的一个版本 ， 而不是另一个版本传递给下一代 。 最终 ， 这些理想基因型将留在该种群 。
Gardiner和同事认为 ， 小麦赤霉病的基因驱动值得探索 。 他们的目标是去除使病菌具有高度传染性、使受感染的谷物有毒、让真菌在DNA方面保持完整的三个镰刀菌基因 。
他们发现 ， CRISPR未能有效地传递这些基因的无害版本 。 但另一种真菌中的基因——Gardiner称之为自然基因驱动——被证明能够完成这项任务 ， 它比CRISPR更高效 ， 也更容易处理 。
Gardiner团队将该基因与三种靶基因的无害版本联系起来 。 一旦进入镰刀菌 ， “基因驱动”基因会使任何有性繁殖的孢子死亡 ， 这些孢子最终与原始版本的靶基因结合在一起 。 因此 ， 无害版本被优先传递到下一代 。 研究小组报告说 ， 这些后代引起小麦赤霉病的可能性不大 ， 但在其他方面与典型的镰刀菌没有区别 。
Gardiner团队报告称 ， 仅仅三代 ， 这三种毒性基因就完全消失了 。 “我们认为这项技术应该适用于其他许多重要经济作物的病原体 。 ”Gardiner说 。
其他人则对此持怀疑态度 。 “这是一个新想法 ， 但不实用 。 ”中国科学院植物生物学家高彩霞说 。 她认为 ， 任何失去毒性基因的镰刀菌都不可能在野外生存 ， 也不可能与未改变的真菌或其他镰刀菌进行物种竞争 。
Leslie强调 ， 许多真菌 ， 包括某些类型的镰刀菌 ， 很少或从不进行有性繁殖 。 这是基因驱动控制机制发挥作用的先决条件 。 此外 ， “开展现场测试将非常重要 ， 不过可能很难设计” 。 Leslie认为 ， 研究小组必须证明基因驱动在自然条件下能有效减少小麦赤霉病 。 同时还要确保这种经过改造的真菌不会泄露到野外 。 即使这些问题可以解决 ， 让监管部门批准释放一种基因工程植物病原真菌也很困难 。
【『生物谷』“基因驱动”能除小麦赤霉病？】然而 ， “这个概念值得探索 ， 即使失败了 ， 我们也能学到关于如何管理真菌种群的知识 。 ”Leslie说 。


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