如何消灭敌人


它看起来足够无害 - 像婴儿粉撒在叶子上的轻粉尘。但正如玫瑰爱​​好者所知道的,白粉病可以攻击新芽和新芽,阻碍生长,扭曲植物发育。

如果不加以控制,快速传播的真菌会在加州造成数十亿美元的作物损失。例如,白粉病是影响加利福尼亚州葡萄的最重要的疾病,所有的生产面积均经过处理以减少损失。受风影响,它的孢子穿越田野,很容易损害一季作物,造成30%以上的损失。 Mary Wildermuth在她的研究实验室里。照片:Peg Skorpinski

种植者与硫磺,杀真菌剂和其他威慑物一起防治白粉病,但是处理成本高,时间难。但更准确的战略可能正在进行中。

Berkeley的Mary Wildermuth利用高度精制的感染植物细胞的解剖结合遗传分析,确定了对植物对霉变发作的反应至关重要的基因。植物和微生物生物学副教授Wildermuth的研究指出了植物育种策略,可以减弱白粉病的抓地力。

该研究集中在芥菜科植物,科学上称为 Arabidopsis thaliana 。拟南芥在植物分子遗传研究中很受欢迎,因为它具有小的,测序的基因组和短的生命周期。

在Bakar研究员项目的支持下,Wildermuth将其发现用于拟南芥,以保护具有商业价值的作物。 “我们已经在一些重要的作物中发现了平行基因。通过有针对性的育种来限制这些基因的白粉病的促进效应,我们应该能够保护植物,而不需要大量的化学处理。“

拟南芥叶片上白粉病生长的微观视图。

当白粉病孢子落在一片叶子上时,孢子会发芽并穿过叶面,形成一个叶状的饲养结构。真菌还影响附近的植物细胞,操纵叶细胞生理获得营养。需要高营养供应来支持叶表面上的大的真菌网络和形成新的孢子,这会传播感染。

Wildermuth的实验室在光学显微镜下使用了一种高度精炼的技术 - 一种被称为激光显微解剖的策略来检测真菌植物间的相互作用,并集中在植物细胞中,这种真菌饲养结构和相邻的叶细胞。

“我们可以在显微镜下看到这些细胞,并使用激光将其切除。解剖的细胞从字面上落入下面的一个管中。这很有趣。“

研究小组分离细胞并提取RNA。然后他们确定哪些基因被打开,哪些在感染部位的特定细胞中被关闭,而未被感染的细胞被关闭。他们调查了可能对感染过程至关重要的基因,并使用了这些基因被敲除的植物,以查看植物对白粉病是否有不同的反应。

实验室确定了一套真正帮助霉菌真菌从植物中偷取更多食物的基因。 Wildermuth说,这种称为内部复制的过程允许叶片中的细胞增加DNA的产量而不会分裂,这是细胞增加新陈代谢和大小的少数方法之一。 Wildermuth说:“这种真菌诱导了在饲养结构下的植物细胞内的复制,并且获得了叶中更多的营养物质。这反过来又刺激了真菌的生长和繁殖。 “

”我们证明,如果DNA增强过程被阻断,真菌会得到节食,其增殖是有限的,“她说。

Bakar Fellowship支持她目前的努力,以确定葡萄,西红柿和其他受白粉病威胁的作物中的相似基因是否可以用于限制白粉病的发展。其中这些基因活性较低甚至不存在的作物品系可以选择性地繁殖以阻止真菌生长。

植物体​​内的复制是相当本地化的。虽然它是由白粉病引起的 促进真菌生长,其他研究人员发现它也是某些水果(如番茄)正常发育的一部分。这暗示了一个双重策略:抑制叶子中控制过程的基因,防止霉菌扩散的霉菌,但增强其在番茄和其他作物中的活性,产生更大,更甜的果实。 Wildermuth说:“因此,我们确定的新基因可以承担双重责任,使其成为帮助加州农业的一个非常有前景的目标。

来源:加州大学伯克利分校