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细菌提供化学农药的安全替代品

根据卡迪夫大学与沃里克大学和利物浦大学以及威康信托桑格研究所合作的研究,重新利用一种有益菌可以为人造化学杀虫剂提供安全,可持续和天然的替代品。

寻找维持农业和粮食生产的自然方法是一项重大的全球挑战。合成化学农药传统上一直用于保护作物,但人们越来越关注其毒性及其对生态系统构成的威胁。

利用基因组技术,研究人员发现Burkholderia ambifaria细菌有可能被用作生物农药,既有效又安全。

生物杀虫剂提供了一种天然的保护手段,一种叫做伯克霍尔德氏菌的细菌已成功用于保护作物免受疾病侵害。然而,在20世纪90年代,Burkholderia细菌与囊性纤维化(CF)患者的严重肺部感染有关,导致人们担心他们的安全性以及最终从市场上撤出这些生物杀虫剂。

“我一直与Burkholderia合作多年,主要涉及CF肺部感染,这反过来导致了一系列新的抗生素发现研究,”卡迪夫大学生物科学学院项目首席研究员Eshwar Mahenthiralingam教授解释说。 。

“与植物科学家Jim Murray教授,生物科学学院院长和博士培训合作伙伴学生Alex Mullins一起工作,我们决定将这项研究带入一个新的方向,研究伯克霍尔德氏菌与植物的相互作用以及它们如何保护植物免受疾病侵害。

“通过测序细菌的基因组DNA,我们能够鉴定出伯克霍尔德氏菌的抗生素制造基因Cepacin。进一步的测试表明,Cepacin提供了非常有效的抗衰减保护 - 一种由真菌样生物引起的园艺疾病。“

使用类似于用于生产活疫苗的基因工程技术,研究人员还在探索如何提高细菌的安全性。

“Burkholderia将他们的基因组DNA分成3个片段,称为复制子,”Mahenthiralingam教授说。

“我们删除了这3个复制子中最小的一个以产生突变的伯克霍尔德菌株,当在发芽豌豆上进行测试时,它仍然表现出优异的生物杀虫特性。”

进一步的研究表明,这种伯克霍尔德氏菌突变体并不存在于小鼠肺部感染模型中,开辟了构建不能引起感染的生物杀虫菌株的可能性,但仍能提供有效的植物保护。

该团队与化学家,华威大学的Greg Challis教授和Matthew Jenner博士合作,帮助发现了Cepacin,最近获得了BBSRC超过100万英镑的奖学金。这将有助于推进下一阶段的研究,以开发一种有效且安全的生物农药,该农药不会对环境中的有害水平产生影响。

“与植物自然共生的伯克霍尔德氏菌等有益细菌在可持续发展的未来中发挥着关键作用。我们必须了解风险,减轻风险并寻求适合所有人的平衡,“Mahenthiralingam教授继续说道。

“通过我们的工作,我们希望Burkholderia成为一种有效的生物农药,其最终目标是使农业和粮食生产更安全,更可持续。”

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