转基因生物显示病毒抗药性图表

病毒抗性–转基因生物暴露

有关更多信息,请参见病毒学家Alma Laney’有关的详细文章 转基因生物中的抗病毒作用如何.

转基因生物显示病毒抗药性图表
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植物病毒可能是农作物中的严重病原体,因为它们可能造成从轻微损失到农作物完全歉收的任何情况。病毒可以多种方式传播到农作物,从受污染的工具到种子和花粉感染。但是病毒传播的主要机制是通过 节肢动物矢量图1,2 例如螨虫和昆虫。由于感染的速度和农作物遭受的毁灭性打击,农民着重于防止这些病毒的传入,这可以减缓或减少其传播。但是,最好的策略之一是设计对病毒本身的抗性。

它是如何工作的?

基因工程植物病毒抗性诱导两种不同形式的抗性,其中一种方法可以使用两种不同的方法。

  • 早期,病毒学家用完整的病毒外壳蛋白基因转化了植物,该基因形成了病毒的外壳,以保护遗传物质。在烟草镶嵌的情况下被发现 病毒 (TMV),外壳蛋白基因的过表达导致病毒抗性,因为 多余的外壳蛋白 干扰了病毒完成其生命周期并在植物中系统移动的能力3.
  • 后来的研究发现,RNA沉默(RNAi)可以诱导对植物病毒的抗性。在植物中,RNAi途径充当 一种免疫系统 针对病原体4,包括病毒。可以通过多种方式触发RNAi途径:
  • dsRNA:在植物和动物中,大多数RNA是单链的。但是,大多数描述的植物病毒都具有RNA基因组,其中之一 病毒复制的副产物双链RNA (dsRNA) 5。该dsRNA非常稳定并触发RNAi途径。一些利用完整外壳蛋白的基因工程作物也触发了RNAi途径,并且发现在某些情况下,RNA的二级结构会产生带有dsRNA的区域,该区域可以 触发RNA沉默 在植物中 6.
  • 短发夹:短dsRNA片段可能触发RNAi的发现导致使用可产生RNAi的构建体 发夹盒 形成dsRNA7。早期使用病毒衍生的转基因抗性会使用整个基因。但是,随着我们对RNAi途径的了解的发展,许多研究人员已经采用了 发夹盒法。这允许靶向多种病毒和/或病毒基因8,从而最大程度地减少了目标病毒产生抗药性的机会。

哪些农作物经过改良?

  • 木瓜抗木瓜环斑 杯状病毒 (PRSV):该产品拯救了夏威夷的木瓜产业,因为PRSV使水果无法销售,并最终杀死了受感染的树木9。该病毒迅速传播,尝试从野生亲缘种对PRSV的抗性渗入失败了数十年,这使木瓜种植者拥有将其业务转移到另一个岛屿的唯一策略。每次他们搬家时,都有短暂的缓期,但病毒最终将其杀入该区域。到PRSV到达夏威夷Puna的最后一个木瓜种植区时,转基因作物已经准备就绪,产业得到了拯救。
  • 西葫芦:西葫芦有两种不同的抗病毒转基因事件:
  • 发育中的农作物:有多种作物在生长,最显着的是对木薯花叶病(CMD)具有抗性的木薯12 和木薯对木薯褐斑病(CBSD)有抵抗力13,它们对几个非洲国家的粮食安全可能产生的影响。

结论

病毒衍生的转基因抗药性在节省种植者和消费者因病毒感染造成的损失成本方面具有广阔的前景。此外,这项技术已经挽救了至少一种在夏威夷种植的木瓜作物,并有潜力通过防止主食作物损失而使发展中国家的粮食安全。这种控制植物病毒的方法的其他一些好处是,它可以减少用于控制节肢动物媒介的喷洒剂,而不会改变农作物的生长方式。主要挑战之一是,对一种病毒株的抗药性可能不会对其他病毒株产生强大的抗药性,因此必须密切监测新病毒株的进化。

参考文献

  1. Leitner等人,2015年。节肢动物媒介与疾病传播:转化方面。 PLoS被忽视的热带病原体9(11): e0004107. DOI: 10.1371 / journal.pntd.0004107
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  4. Obbard等人,2009年。RNAi的进化,可以防御病毒和转座因子。 Philos Trans R Soc Lond B生物科学364(1513):99–115。 DOI: 10.1098 / rstb.2008.0168
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  9. Gonsalves等人,2004年。《抗木瓜转基因病毒:从希望到现实,控制夏威夷的木瓜环斑病毒》。 APSnet功能。线上。 DOI: 10.1094 / APSnetFeature-2004-0704
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  • 引文:  Layla Katiraee,Alma Laney,Karl Haro von Mogel,Anastasia Bodnar。病毒抗性。版本1.0。 Biology Fortified,Inc..2017年7月28日。
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