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创新的病毒研究可能拯救小麦和其他作物

创新的病毒研究可能拯救小麦和其他作物

加州大学河滨分校的科学家们已经解决了一个存在了20年的遗传学难题,这个难题可能会导致保护小麦、大麦和其他作物免受毁灭性感染的方法。

植物病理学和微生物学教授阿亚拉·拉奥(Ayala Rao)已经研究了几十年的花叶病毒。与一些病毒不同的是,这种病毒的遗传物质被分成三个粒子,直到现在还无法区分。

Rao说:“如果没有关于这些颗粒之间差异的更确切的描述,我们就无法完全理解它们是如何相互作用,引发破坏粮食作物的感染的。”“我们解决这一问题的方法,使这幅图景的一个重要部分得到了非常明确的关注。”

一篇描述Rao的团队为区分这些粒子所做的工作的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

每个粒子内部都有一条RNA链,这是一种控制蛋白质生成的遗传物质。这些蛋白质执行不同的任务,其中一些会导致生长受阻、损伤,最终导致受感染的寄主植物死亡。

20年前,科学家们用这三种粒子的平均值来描述它们的基本结构。为了区分它们,Rao首先需要将它们分开,并将它们变成最纯粹的形式。

利用基因工程技术,Rao的团队消除了病毒的致病因素,并将病毒基因注入到宿主植物中。

Rao说:“这种细菌把自己的基因组插入植物细胞,就像艾滋病病毒把自己插入人类细胞一样。”“然后我们能够分离出植物中的病毒颗粒,并使用电子显微镜和基于计算机的技术确定它们的结构。”

现在其中一个粒子被完全映射,很明显前两个粒子比第三个更稳定。

Rao说:“一旦我们改变了稳定性,我们就可以控制RNA是如何进入植物体内的。”“我们可以让第三个粒子更稳定,这样它就不会释放RNA,感染就会延迟。”

这项工作是由加州大学的多学科研究计划和倡议的拨款。UCLA的教授Wiliam Gelbart和Hong Zhou,以及UCR的研究生Antara Chakravarthy和UCLA的Christian Beren为这个项目做出了重要贡献。

花叶病毒主要影响小麦和大麦等禾本科植物,偶尔也影响大豆。Rao说,这种病毒与黄瓜花叶病毒几乎完全相同,这种病毒会感染黄瓜、西红柿和其他对加州农业很重要的作物。

这项研究不仅可以保护多种农作物,还可以促进对任何病毒的了解。

Rao说:“处理植物病毒要容易得多,因为它们的生长和分离更容易,成本也更低。”“但我们所了解的复制原理也适用于人类和动物病毒。”

创新的病毒研究可能拯救小麦和其他作物

加州大学河滨分校的科学家们已经解决了一个存在了20年的遗传学难题,这个难题可能会导致保护小麦、大麦和其他作物免受毁灭性感染的方法。

植物病理学和微生物学教授阿亚拉·拉奥(Ayala Rao)已经研究了几十年的花叶病毒。与一些病毒不同的是,这种病毒的遗传物质被分成三个粒子,直到现在还无法区分。

如果没有对这些粒子之间的区别有一个更确切的了解,我们就无法完全理解它们是如何协同工作,引发一种破坏粮食作物的感染的。Rao说。我们解决这个问题的方法使这个问题的一个重要方面得到了非常明确的关注。

最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文描述了rao和他的团队为区分这些粒子所做的工作。

每个粒子内部都有一条RNA链,这是一种控制蛋白质生成的遗传物质。这些蛋白质执行不同的任务,其中一些会导致生长受阻、损伤,最终导致受感染的寄主植物死亡。

20年前,科学家们用这三种粒子的平均值来描述它们的基本结构。为了区分它们,Rao首先需要将它们分开,并将它们变成最纯粹的形式。

利用基因工程技术,rao和他的团队使病毒丧失了致病能力,并将病毒基因注入到寄主植物中。

这种细菌把自己的基因组插入植物细胞,就像艾滋病病毒把自己插入人体细胞一样。Rao说。然后,我们能够分离出植物中的病毒颗粒,并用电子显微镜和基于计算机的技术确定它们的结构。

现在其中一个粒子已经被完全映射,很明显前两个粒子比第三个更稳定。

一旦我们改变了稳定性,我们就可以控制RNA是如何被释放到植物体内的。Rao说。我们可以让第三个粒子更稳定,这样它就不会释放RNA,感染就会延迟。

这项工作是由加州大学的多学科研究计划和倡议的拨款。加州大学洛杉矶分校的威廉姆·盖尔巴特教授、查克·诺布勒教授、洪周教授,以及加州大学洛杉矶分校的研究生安塔拉·查克拉瓦蒂教授和加州大学洛杉矶分校的克里斯蒂安·贝伦教授,都为这个项目做出了重要贡献。

拉奥希望借助加州大学洛杉矶分校和加州大学圣地亚哥分校科学家的专业知识,将另外两种病毒粒子引入人们的视野。

花叶病毒主要影响小麦和大麦等禾本科植物,偶尔也影响大豆。拉奥说,这种病毒与黄瓜花叶病毒几乎完全相同,花叶病毒会感染黄瓜、西红柿和其他对加州农业很重要的作物。

这项研究不仅可以保护多种农作物,还可以促进对任何病毒的了解。

处理植物病毒要容易得多,因为种植和分离植物病毒更容易,成本也更低。Rao说。但是我们所学到的复制原理也适用于人类和动物病毒。

多部RNA病毒的基因组结构及其与衣壳蛋白的相互作用作者:克里斯蒂安·贝伦,崔艳香,安塔拉·查克拉瓦蒂,薛阳,a.l.饶,查尔斯·m·诺伯勒,周宏,威廉姆·m·格巴特,2020年5月1日,《美国国家科学院院刊》。

DOI: 10.1073 / pnas.1915078117

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