农民们常常不遗余力地阻止病毒和蚜虫接触他们的田地,但爱荷华州立大学的科学家们正在设想未来这些有害物质有益于农作物。
研究人员承认这是一个狂野的、高度投机的想法。但是这项研究将发现病毒、昆虫和植物之间如何相互作用的有价值的线索,并可能会诞生新的干预措施来保护食物供应。
植物病理学和微生物学教授W. Allen Miller和Steve Whitham,正在为一个由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助的多方面合作下的研究而不懈地努力,这要求研究者们设计一种方法改变昆虫传播植物病毒的途径由此传递抗病基因以供植物应对压力。四年来,该项目的资助资金总计为1030万美元,除爱荷华州外,还包括博伊斯汤普森研究、明尼苏达大学和加利福尼亚大学戴维斯学院的研究人员。博伊斯汤普森研究所的Georg Jander是该项目的首席研究员。
这项研究的目的是利用成熟的玉米植株,利用昆虫传播病毒,激活具有理想特性的病毒。该小组希望开发一种快速应对作物威胁的方法,如干旱和疾病,在一个生长季节内给予保护。
Miller说:“病毒非常适合这种用途,因为它们是天然的、可移动的基因包,可以在植物中表达蛋白质,但它们不会在植物种子中遗传。”。
他说,这提供了一种内置的生物安全机制,以防止这些基因不再需要时在植物中长期存在。
这是植物的大规模的基因疗法,”Whitham说。
这个概念的原理是这样的:研究人员会通过将蚜虫,即植物树液上的微小昆虫的叮咬,将病毒引入玉米植株。当病毒感染玉米植株时,它们会激活玉米中的基因,从而帮助植物抵御干旱带来的压力或其他一系列问题。研究人员说,这样的过程可以比传统植物育种更快地发展抗逆性。
Miller说,以这种方式部署病毒和昆虫需要经过数年的安全和环境测试,因此农民不应该期望很快使用这项研究。他说,仅仅通过这种方式研究病毒可能会对它们如何感染农作物和其他植物产生新的认识。
Miller说:“不管最终结果如何,我们将学到很多关于病毒如何与昆虫媒介和植物相互作用的知识。” “我们希望本研究将为粮食生产应对各种不断变化的威胁提供一道曙光。”
这项工作是DARPA的昆虫联盟计划的一部分,该计划旨在通过开发应对作物压力的传统应对措施来保障粮食生产,以确保粮食安全。Miller强调,研究人员将在整个项目中严格遵守安全规程,不会对环境造成污染。测试的最后阶段将在加利福尼亚大学的严格控制的温室里进行。