Stanford University
Tomatoes

化学“疫苗”帮助植物病原体排斥

科学家知道植物开展对细菌,病毒和真菌感染的化学战。现在他们已经学会了如何“预防接种”番茄具有天然的化工厂,以提高他们的防御对抗害虫,使叶子枯萎和死亡。

由汤姆减弱,工程学院
时钟-申博体育_申博开户2019年10月22日

当植物受到攻击入侵的细菌,病毒或真菌,他们​​安装了双管齐下的应答,产生攻守化学物质杀死入侵者和防御性的化学物质,以防止虫害蔓延。

现在,科学家们在申博体育开户已经使用了一个类型的化学疫苗对开关这种植物的防御系统,以防止局部感染成为接触传染,对帮助收获抵挡感染可能的第一步。

在一份报告中 发表 倍频程22 科学信号一队为首的植物生物学家 玛丽·贝丝·mudgett 和化学工程师 伊丽莎白sattely 描述了他们是如何对细菌的侵扰,可以从叶蔓延到叶,树叶转黄并最终杀死植物保存的番茄和胡椒植物免受细菌性斑点,俗名。

它们通过用未感染的治疗完成叶这个新发现的和称为天然存在的化学N-羟基哌可酸,简称NHP。这种化学剂,进而引发了一系列由未感染的叶子少好客寻求入侵病原体的化学反应。

新发现

“这只是去年我们的球队和另一组发现NHP在实验室植物如何翻转这一防御系统,说:” mudget,谁是生物学教授。 “这次我们做NHP,并表明,我们可以使用它作为一个孕育到交换机上作物这种防御机制,也是如此。”

sattely,谁是化学工程副教授说,这一发现具有超越西红柿和辣椒的意义。该研究小组分析了50多个植物的基因组中,包括玉米和大豆。许多这些物种都具有遗传机制产生至少少量NHP,这表明它们可能还需要建立自我保护化学盾牌的潜力。现在,已经表明,NHP的额外剂量引发了西红柿和辣椒这种自我防御系统,她认为,这也许可以拼接NHP基因导入商业工厂,以提高自身的天然防御。

“我们正走向,但首先我们需要了解更多有关生物是的,” sattely说。 “自然是所有关于权衡。如果我们工程师工厂投入更多的精力去防守,那么将如何影响增长?到目前为止,我们还不知道。”

Re搜索ers observe tomatoes in greenhouse
玛丽·贝丝·mudgett,左,埃里克·霍姆斯和伊丽莎白sattely工程番茄植株抵抗感染,有助于帮助农业植物做同样的一个可能的第一步。 (信息来源:艾米·亚当斯)

自然保护

这项研究是mudgett和sattely之间富有成效的合作,在sattely实验室研究生的Jakub rajniak后开始在实验室植物中发现NHP的延续。云出尘,在mudgett实验室的博士后学者,和埃里克·霍姆斯,一名研究生与sattely工作,然后发现,NHP激活被称为系统获得性抗性系统 - 或SAR - 创建化学防御系统,以保护未受感染的组织。科学家此前早知道是这样的防御系统,但还没有知道什么激活它。

在西红柿和辣椒新的研究试图确定是否NHP触发这些植物获得性抗性反应为好。找出来了,陈和霍姆斯管理NHP对番茄和辣椒叶的底部。他们然后引起细菌性斑点细菌感染的叶子。所有处理的植物保持无疾病症状,这表明了NHP激活整个工厂的组织性。这有水生植物应用到它们的叶子,而不是屈服于NHP向感染。

陈福尔摩斯然后想弄清楚他们是否能工程的生产NHP的西红柿和不管是内部NHP也将激活性。找出来,他们把生产NHP到番茄植株所需的基因。这些植物细胞内开始生产NHP,其中激活他们的SAR防御和防止细菌性斑点的发展。

最终,研究人员想插入两个NHP生产基因导入粮食作物的种子股票和成长试验植物在实验室大棚,了解他们是否能提高SAR防御全厂范围的,看看这会如何影响植物的整体生理机能。

“我们要提高利用基因工程植物的自然防御能力,” sattely说。

mudgett认为,以帮助作物保护自己免受意外感染因子促进NHP生产都可以使用。不像人用疫苗,其保护针对特定的病原体,如百日咳或流感,一旦NHP对特区防御翻转产生的化学防护似乎偏转病原体浩如烟海。这种天然植物化合物与其他抗病性状的作物相结合可以防止多个病原体爆发一个有前途的方法,mudgett说。

“今天我们开发农作物抵抗特定疾病,当病原体变异和克服的阻力特性,我们重新开始。”她说。 “这可能是为了抵御在同一时间许多威胁的方式。”

青枯病

mudgett是其成员 申博体育开户生物-X  和教师研究员 申博体育开户化学-H。 sattely是HHMI研究者和与斯坦福CHEM-h的教员研究员。该工作得到了霍华德休斯医学研究所,西蒙斯基金会,国家科学基金会,两国科学基金会和台湾的科学技术部的支持。

媒体联系人

汤姆减弱

斯坦福工程

tabate@stanford.edu,650-736-2245

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