遗传加工保护植物抗病虫害

　　

【生物通编译】

动物并非需要对抗微生物病原体的有力防御手段的唯一生物，植物同样需要这种防御。现在研究者们正在努力使用最初在昆虫和其它动物中发现的抗微生物肽来增强植物抵抗感染性细菌和真菌的能力。目前的研究目标包括了曾经导致19世纪发生的爱尔兰大饥荒的马铃薯枯萎病真菌，和导致储存马铃薯腐烂的细菌。

在以前的研究中，研究者们试图通过在植物的叶片上擦上来自昆虫的抗微生物多肽，或者通过遗传加工植物以使其自己产生这种多肽来增加植物的抗病能力。但是这些努力都失败了，因为昆虫的多肽对植物而言具有毒性。为了解决这个问题，英国维多利亚大学的植物遗传学家Santosh Misra和微生物学家William Kay尝试使用英国哥伦比亚大学的微生物学家Robert Hancock帮助设计的“混合-匹配（mix and match）”方法来制造毒性较小的多肽。

在12月出版的Nature Biotechnology上，Misra构建了由蛾和蜜蜂的多肽基因杂交而成的DNA。体外实验显示产生的多肽中有一些能够杀死细菌但不会对马铃薯细胞造成危害。Misra的研究组然后通过根瘤土壤杆菌Agrobacterium tumefaciens将那些编码最佳多肽的DNA注入Russet Burbank和Desiree马铃薯的植株细胞中。

当遗传改造的马铃薯长到两周时，英国哥伦比亚大学的研究组使其接触致枯萎的真菌。这种微生物在11天内感染未进行加工的马铃薯植株，但是改造过的Desiree植株生长状态良好，甚至在大量真菌聚集到其根部的情况下也如此。然而这种遗传改造的Russet Burbank植株则没有获得这么好的结果。尽管这些植株比对照组抗病能力更强，但是它们出现了黄色卷曲的叶片，并且与正常的Russet马铃薯植株相比有更小的分支块茎。研究者们不知道造成这种差异的原因何在。

在第二套实验中，研究者们使引起腐烂的细菌Erwinia carotova袭击来自遗传加工的和对照组的植株的马铃薯块茎切片。对照组迅速被感染而且失去60%的质量。相反改造过的马铃薯植株的块茎尽管接触过这种细菌，却类似于未被感染的对照组块茎。它们还可以储存至少6个月之久，而对照组则腐烂变质了。此外，当给小鼠喂食这种产生多肽的马铃薯的块茎时，情况与对照组的马铃薯块茎的喂食结果一样。

在类似的研究中，由孟山都公司的Ai-Guo Gao领导的研究组在12月份的Nature Biotechnology上报告说，表达修饰过的α抗真菌多肽的Russet马铃薯表现出对引起“早期死亡”疾病的真菌具有抗性。孟山都公司的这个研究组还发现修饰过的植物在田间试验中同样具有这种抗性。

英国哥伦比亚大学的研究组现在正在进行这种抗性增强的马铃薯的田间试验，而且据Misra估计这种马铃薯可能在3到5年间即可上市——只要公众拒绝接受遗传加工食品的态度不会阻止它们。事实上，这样的担心已经使得康奈尔大学的植物病理学家Herbert Aldwinckle决定不将自己研究组开发的遗传加工苹果商品化。这种苹果树携带有一种抗微生物多肽attacin，能很好地对抗枯萎病的致病细菌。Aldwinckle说：“我认为这些抗微生物多肽确实很可能在田间作物中发挥作用。”但是即使这种作物是安全的，他说：“我们非常担心在苹果中加入的任何东西可能会对苹果作为一种作物的形象有不好的影响。”

——摘译自Science Volume 291, Number 5511, Issue of 16 Mar 2001, p. 2070. （heartlake）

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