將“幽靈病原體”從疑似植物病原體的清單中清除,能夠通過更新針對運往有需求國家的無病原體植物材料的國際運輸法規,來提高農業效率和保障糧食安全。
阿肯色州農業實驗站的植物病毒學教授兼阿肯色清潔植物中心主任伊奧尼斯·察內塔基斯表示,幽靈病原體自 20 世紀初就在科學文獻中有報道,被視為疑似病原體,但實際上并沒有證據能證明它們存在。
阿肯色清潔植物中心領導了一個由來自 40 多個國家的 185 名農業科學家組成的團隊開展工作,他們負責對植物病原體進行檢測。
察內塔基斯說,比如,印度是全球第二大水果和蔬菜生產國,然而其缺少無病繁殖材料,這限制了它的產量潛力。
這些幽靈病原體大多是在現代分子技術出現之前被描述的,而且沒有可用的樣本或基因組序列來對它們進行研究。
察內塔基斯說,結果就是監管清單上真實病原體和幽靈病原體混亂地組合在一起,在植物從一個國家運往另一個國家之前,發送方必須將這些病原體排除掉。
“我們努力清理受監管病原體的清單,讓這一過程更趨于主流”,Tzanetakis 說。“我們所說的幽靈病原體,指的是那些人們對其真實情況完全不了解的名稱,在這個星球上,根本沒有任何地方能讓你去采摘這種植物,然后說它感染了 X 病原體。”
在最近發表于《植物疾病》雜志的一篇文章里,Tzanetakis 和眾多合著者在八種作物中識別出了幽靈病原體,盡管無法對其進行精準檢測,可它們仍在受監管病原體的名單上。
這項工作的標題為“簡化全球種質交換:整合科學的嚴謹性和常識,把幽靈病原體排除在監管之外。”
“在當下的技術條件下,如果指示植物出現癥狀,它就會通過高通量測序(也稱作 HTS)來進行分析”,Tzanetakis 解釋說。“如果這個過程識別出一種新的病原體,它不太可能歸因為幽靈病原體。相反,它會被視作宿主的一種新病原體。所以,幽靈病原體往往會一直存在下去。”
高通量測序是一種科學方法,允許研究人員同時快速對大量樣本和/或生物體的 DNA 進行測序。
從清潔開始,保持清潔狀態
阿肯色清潔植物中心(ACPC)是國家清潔植物網絡中最新的漿果中心。該網絡,也稱為 NCPN,旨在防止美國特色作物受到具有經濟危害性的植物病蟲害的侵害。美國農業部為 NCPN 提供資金,其成員包括科學家、教育工作者、州和聯邦監管機構、苗圃經營者和種植戶,他們共同致力于確保植物繁殖材料干凈且可用。
像阿肯色清潔植物中心這樣的實驗室進行測試,以識別和驗證監管清單上的植物病原體的存在。ACPC 還提供清理服務,以確保在將植物材料提供給苗圃、育種公司和種植者之前,其質量盡可能最佳。
Tzanetakis 說,清潔植物材料可能有助于消除幽靈病原體清單上的一些病原體。疑似病原體也可能由現在以不同名稱已知的單個或多個病毒引起,或者甚至可能通過現代栽培品種的抗性而被消除。
例如,在幽靈病原體清單中是“草莓帶狀花葉病毒”,這是 20 世紀 60 年代在匈牙利的一個老品種上,依據出版物中的一張圖片所顯示的癥狀而描述的一種疾病。
“鑒于單一報告中提供的信息有限,無法對該病原體進行進一步研究,”Tzanetakis 及其合著者指出。
ACPC 實驗室是國家清潔植物網絡中僅有的兩個具備內部 HTS 能力的實驗室之一,這一能力簡化了育種系的測試和清理流程,提升了病原體測試的質量把控。
Tzanetakis 表示,其目標在于提高作物產量,并保證農民能夠獲取高質量、無病害的植物,不存在不必要的阻礙。
“盡管我們有這么多更優的檢測疾病的工具,可這些規定依舊存在,”Tzanetakis 說道。
工具箱中的新工具
Tzanetakis 講,諸如阿肯色清潔植物中心這類的 NCPN 實驗室旨在檢測并清除植物中的病毒。
一旦植物潔凈了——也就是說,不存在像病毒這類的系統性病原體——ACPC 將會維護第一代(G1)材料,從而提供“針對系統性病原體再次感染的最高層級的保護”,Tzanetakis 補充說。
“這確保了 G1 材料的長期維護,使育種者和利益相關者對其高級選種的質量和完整性充滿信心,”Tzanetakis 說道。
除了基于高通量測序的病毒診斷工具以及用于核酸提取的機器人技術,Tzanetakis 指出,ACPC 還配備了一組專家。
Tzanetakis 說,集體的經驗、設施、設備和人員加起來,實現了“順利的病毒清除工作,為體外難以繁殖的選擇提供解決方案,同時還跟上并定制新的病毒清除方案。”
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