防治植物病害的“疫苗”

12月5日，美國《國家科學院院刊》在線發表了湖南農業大學教授周倩、北京大學現代農業研究院教授鄧興旺、研究員郭立團隊合作的最新研究成果。科研人員從一種從死體營養型植物病原菌番茄匍柄霉中發現了一種低毒真菌病毒，其通過干擾真菌致病相關毒素Altersolanol A的生物合成，導致匍柄霉喪失致病力，且整合病毒基因序列的匍柄霉從致病菌轉變為生防菌，提高了植物對強毒菌株的抗性。研究成果為作物真菌病害的防治提供了一個綠色高效的新策略。

全球每年因植物病害帶來的直接經濟損失高達數千億美元，其中而農業生產中70%以上的植物病害由真菌引起。植物真菌病害的防治長期以來依賴化學農藥，造成食品安全、環境生態以及抗藥性等問題。

真菌病毒是能夠在真菌細胞內復制和增殖的病毒，其中一些真菌病毒侵染后能夠減弱植物病原真菌的致病性，被稱為低毒真菌病毒，它們被科學家認為是控制真菌病害的潛在生物防治劑。

1904年在美國發現的栗疫病，給美洲栗帶來了滅頂之災，超過35億株，360萬公頃的美洲栗死于栗疫病，幾乎將美洲栗這個物種毀滅。隨后栗疫病蔓延到歐洲，也使歐洲栗大面積枯死，但并沒有像美洲栗一樣幾近滅絕。因為低毒真菌病毒CHV1的發現和應用，對歐洲栗疫病的防治取得顯著的成效，挽救了大批瀕臨滅絕的歐洲栗樹林。從那時起，低毒真菌病毒用于生物防治開始被關注。越來越多的低毒真菌病毒被發現報道，但人們對病毒如何導致真菌低毒力知之甚少，周倩說。而且直接釋放被真菌病毒感染的真菌也存在風險，因為病毒存在丟失導致真菌恢復致病力的風險。

一次偶然的機會，周倩與同事們在鑒定實驗基地萵苣葉斑病病原的過程中，發現了一個非常“奇怪”的番茄匍柄霉（Stemphylium lycopersici）菌株，生長特別緩慢，不產生色素，也沒有致病力。研究后發現，它就是感染了低毒真菌病毒的致病菌。研究人員將這個新發現的真菌病毒命名為Stemphylium lycopersici alternavirus 1（SlAV1）。

“番茄匍柄霉是死體營養型的致病菌，它先分泌毒素，把植物組織殺死，然后從死亡的組織里獲取營養。”周倩說。SlAV1抑制了真菌聚酮合成酶PKS1的表達，導致致病相關毒素Altersolanol A合成受阻，使得真菌喪失致病力。進一步研究發現，SlAV1 的ORF3是導致匍柄霉喪失致病力的關鍵基因。用表達ORF3的匍柄霉菌絲懸浮液噴灑番茄等多種植物，能顯著提高植物對匍柄霉強毒菌株的抗性。

研究首次解析了SlAV1導致寄主低毒力的分子機制，證明了病毒基因整合至真菌基因組，改變真菌致病力后，可作為保護劑提高植物抗性。研究成果不僅為植物真菌病害的生物防治提供了重要資源，也為植物真菌病害的防治開辟了一條新的思路。

周倩表示，目前這項工作僅在實驗室進行了驗證，要想應用在大田中，還需要進一步地安全性評價實驗，這也是他們繼續探究的工作。