在40年的历程中，生物学家Sharon Long已经成为帮助紫花苜蓿生长的共生细菌的专家。她已就这一主题发表了150多篇论文，但当她意识到她的实验室几十年来高度集中的研究有助于柑橘绿化的解决方案 - 一种破坏柑橘作物的疾病 - 她受到启发，朝着一个新的方向前进。

“我离农场只有两代人，我读到柑橘农民失去了生计和土地，因此也失去了几代人的家庭传统，”Long说，他是William C. Steere，Jr。 - Pfizer Inc.人文科学学院生物科学教授。“我们决定重新调整我们的工作以解决这个问题，因为我们想要有所作为。”

通过寻找疾病潜在治疗方法的新方法以及130种化合物的短名单进一步探索，这种风险得到了回报。该系统的详细信息及其放映于8月19日发表在“美国国家科学院院刊”上。

“我们完成的只是需要做的事情的一小部分，”Long实验室的高级研究员，该论文的第一作者Melanie Barnett说。“将这些发现追求到实际应用所需的水平超出了我们的专业水平，但对于能够采取下一步措施的研究人员来说，这是一个很大的障碍。”

几十年的知识

柑橘绿化已经破坏了佛罗里达州的柑橘产业，并且在该国许多柑橘种植区域都有发现。即使有高度监视，这种疾病也在蔓延，到了致命细菌感染的症状出现时，为时已晚 - 植物带有斑驳的叶子，丑陋的果实和难以忍受的苦汁，必须被连根拔起并被摧毁。

对感染越来越常见的治疗方法是用抗生素喷洒整个果园，这是一种危险的程序，可以使耐药细菌出现和扩散。

尽管遭受了破坏，但研究人员很难研究柑橘绿化。导致这种疾病的细菌 - 亚洲的Liberibacter-不会在实验室中生长，并且只能在美国的一些高度保护和密封的地方研究受感染的植物。一些研究人员已经转向了一种接近但危害较小的细菌亲属。找到答案。但龙实验室意识到他们可以通过专注于更远的亲戚 - 苜蓿根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)来解决这个问题，苜蓿根瘤菌与某些植物合作，允许它们在不添加氮肥的情况下生长。

“我们已经研究了这种细菌已有40年的历史，并开发出了可以进行细致遗传研究的工具，”Long说。“这提供了一个不可能通过直接研究这种病原体甚至其近亲的实验平台。”

研究人员首先将柑橘绿化细菌的基因导入他们熟悉的苜蓿根瘤菌细胞中。这些基因各自编码一种蛋白质，科学家认为这种蛋白质可以调节感染方面。

然后，他们设计了细菌，以便当这些感染关键蛋白质活跃时，细菌在某些光线下会发出绿光。通过这种设置，如果他们将细菌暴露于抑制蛋白质的化学物质 - 并且可能还会降低细菌感染柑橘的能力 - 细胞将变得明显不那么绿色。

这种视觉信号可以在斯坦福高通量生物科学中心的帮助下筛选超过120,000种不同的化合物。该筛选鉴定了130种化合物，这些化合物使细胞的绿色光亮，而不影响其生长。

“我们的系统使我们能够找到非特异性抑制剂，不会伤害有益细菌，”Long解释道。“与环境喷洒一般抗生素相比，这种抑制剂将是一个很大的改进。”

除了研究这130种化合物外，该研究小组还表示，其他研究人员现在可以用他们设计的系统测试其他化学物质，或者研究不同的基因。

“通过这种系统，来自这种病原体的任何基因或密切相关的病原体都可以非常有效地进行非常有效的测试，”Barnett说。“多年来研究和使用Sinorhizobium的研究现在可以节省许多其他人从头开始开发这样一个系统的时间。”