创新性病毒研究可拯救小麦和其他农作物

视觉上看不到的布罗姆花叶病毒颗粒。

加州大学河滨分校的科学家解决了一个长达20年的遗传难题，它可能导致保护小麦，大麦和其他农作物免受毁灭性感染的方法。

植物病理学和微生物学教授Ayala Rao一直在研究Brome Mosaic病毒数十年。与某些病毒不同，该病毒的遗传物质被分为三个粒子，到现在为止还无法分辨。

“没有更确切地了解这些颗粒之间的差异，我们无法完全了解它们如何共同引发感染，从而破坏粮食作物，” Rao说。“我们解决这个问题的方法使这张图的重要部分变得非常清晰。”

最近在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇描述Rao团队为区分这些粒子所做的工作的论文。

每个粒子内部都有一股RNA链，RNA是控制蛋白质产生的遗传物质。这些蛋白质执行不同的任务，其中一些任务导致受感染宿主植物发育迟缓，生长受损并最终死亡。

二十年前，科学家使用所有三个粒子的平均值来创建其结构的基本描述。为了区分它们，Rao首先需要将它们分离，并使它们成为最纯净的形式。

Rao的小组使用基因工程技术禁用了病毒的致病性，并将病毒基因注入宿主植物中。

“这种细菌将其基因组插入植物细胞中，类似于艾滋病毒将其自身插入人体细胞中的方式，”饶说。“然后，我们能够使用电子显微镜和基于计算机的技术分离出植物中的病毒颗粒并确定其结构。”

现在，其中一个粒子已完全映射，很明显前两个粒子比第三个更稳定。

“一旦改变了稳定性，我们就可以操纵RNA如何释放到植物中，” Rao说。“我们可以使第三个粒子更稳定，因此它不会释放RNA，并且感染会延迟。”

这项工作是由加利福尼亚大学Multicampus研究计划和计划的资助使成为可能的。UCLA的Wiliam Gelbart教授，Chuck Knobler教授和Hong Zhou以及UCR的研究生Antara Chakravarthy和UCLA的Christian Beren为该项目做出了重大贡献。

展望未来，Rao希望借助UCLA和UC San Diego的科学家的专业知识，将另外两个病毒颗粒更加关注。

凤梨花叶病毒主要影响小麦和大麦等草类，偶而也影响大豆。据Rao称，它与黄瓜花叶病毒几乎相同，黄瓜花叶病毒会感染黄瓜以及西红柿和其他对加利福尼亚农业至关重要的农作物。

这项研究不仅可以保护多种农作物，而且可以增进对任何病毒的了解。

Rao说：“与植物病毒打交道要容易得多，因为它们易于生长和分离，而且成本更低。”“但是我们对复制原理的了解也适用于人类和动物病毒。”

参考：“多基因RNA病毒中的基因组组织及其与衣壳蛋白的相互作用”，克里斯蒂安·贝伦，崔艳香，安塔拉·查克拉瓦蒂，薛阳，阿恩·饶，查尔斯·诺伯勒，周鸿Hong和威廉·格尔巴特，2020年5月1日，会议论文集美国国家科学院
10.1073 / pnas.1915078117