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德研簡單疫苗 助 90% 植物免受枯萎病毒感染

2019/8/27 — 12:36

對於農民來說,幾乎不會找到比青瓜嵌紋病毒 (Cucumber mosaic virus, CMV) 更可怕的病原體。這種已知會廣泛在經濟作物包括南瓜、青瓜、蜜瓜之間傳染的疾病,會使葉子變形枯萎、減少結果,辣椒與蘭花等同樣會受感染。病毒自 1934 年發現以來,一直未有方法醫治受感染植物,只能靠隔離與銷毀避免其他農作物患病。最新刊 Nucleic Acids Research 的研究指,已找到一種快速開發疫苗的方法,可預防類似 CMV 這些無特效藥可醫的病毒。

當病毒感染植物細胞時,通常會以信使核糖核酸 (mRNA) 或雙鏈 RNA 的形式釋放 RNA ,並會在細胞之間傳播幫助病毒複製。植物細胞內的防禦蛋白能辨悉出這些病毒 RNA ,並會釋放酵素將之剪開,而這些被剪醉的小分子干擾核糖核酸 (siRNAs) 則會與另一組稱為 Argonaute 的蛋白質結合。 siRNA 會成為「識別碼 (identifier) 」,將 Argonaute 引導至病毒基因組上的 RNA ,然後 Argonaute 和其他蛋白質都會被破壞。

這種防禦方法雖對病毒來說是致命的,但並不總是有效。在植物製造的數千種不同 siRNA 中,很少真的具有抗病毒 RNA 的正確化學特性。德國哈雷—維滕貝格馬丁路德大學生物化學家 Sven-Erik Behrens 的團隊則嘗試找出哪種 siRNA 最有效對付植物病毒。

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團隊開發分子測試,確定哪些 siRNA 能有效抗病毒。在煙草植物上的實驗顯示,團隊成功找到合適 siRNA 並保護植物免受番茄叢生特技病毒 (Tomato bushy stunt virus, TBSV) 感染, TBSV 與 CMV 的病徵非常類似,一樣會破壞植物的葉,並使其生長變慢;而後續的測試則將 siRNA 噴灑在煙草植物葉子上,能保障 90% 植物健康。

研究最令人興奮的是,團隊只需將 siRNA 噴灑在植物上或將其擦到葉子上即可達到效用,比基改植物更加簡單和快捷,使科學家和農民能夠跟上病毒與其他病原體的快速演化。現時團隊正尋找最有效和最具成本效益的方法為植物接種疫苗,例如考慮使用納米粒子傳遞 siRNA 的噴霧劑。

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來源:
Science, New ‘medicine’ could vaccinate plants against devastating viruses, 26 August 2019

報告:
Gago-Zachert, S., Schuck, J., Weinholdt, C. & et al. (2019). Highly efficacious antiviral protection of plants by small interfering RNAs identified in vitro. Nucleic Acids Research, gkz678. doi: 10.1093/nar/gkz678

文/Alan Chiu 、審核/

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