「生物谷」“基因驱动”能除小麦赤霉病？镰刀菌是每个麦农的心腹大患

文章图片
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 。
【「生物谷」“基因驱动”能除小麦赤霉病？】美国堪萨斯州立大学真菌病理学家JohnLeslie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DonaldGardiner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。
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。