對抗火疫病并檢測沙門氏菌

ETH的研究人員已經(jīng)創(chuàng)造了一種有效的武器來對抗植物病害，以及一種檢測沙門氏菌的新方法。兩者都基于僅攻擊一種細菌的特定病毒。

由細菌歐文氏菌(Erwinia amylovora)引起的植物病害火疫病被水果種植者所害怕。它會影響蘋果和梨樹以及酒渣鼻科的其他植物，如果樹木受到影響，通常必須清理和焚燒。

導(dǎo)致火疫病的病原體難以控制。在特殊情況下，農(nóng)民可以使用抗生素鏈霉素，但即使這樣也不能阻止病原體通過傳粉昆蟲傳播。

使用敵人的敵人

現(xiàn)在，由ETH教授Martin Loessner領(lǐng)導(dǎo)的研究人員提出了一種新的控制策略：他們使用一種名為Y2的細菌病毒(噬菌體)專門感染火疫病病原體，并為其配備了其他基因。這使他們能夠創(chuàng)造出一種針對歐文氏菌的高效特異武器。

Y2的天然形式是天然的歐文氏菌殺手，但它不能充分滲透保護細菌的厚粘液層。事實上，這種碳水化合物粘液非常堅韌，堵塞了植物的血管系統(tǒng)，導(dǎo)致花朵和葉子枯萎。

然而，這并沒有阻止另一種名為L1的噬菌體攻擊歐文氏菌。該病毒具有特殊的酶，可以有效地溶解粘液。然而，它不能有效殺死火疫病菌。

為Y2配備粘液溶解能力

通過將來自L1的酶基因整合到Y(jié)2噬菌體中，研究人員創(chuàng)造了一種結(jié)合了兩者特性的轉(zhuǎn)基因變體：它能夠有效地溶解其粘液層，并且對歐文氏菌具有高度的感染性和致死性。

一旦Y2進入細菌，它就會開始大規(guī)模擴散。它從內(nèi)到外溶解細菌，釋放自身以進一步攻擊細菌。因此，粘液溶解酶大量進入環(huán)境，這加速了粘液層對其他細菌的降解，從而促進了它們的感染。破壞性過程然后迅速發(fā)展。

“經(jīng)過優(yōu)化的噬菌體證明對火疫病菌非常有效，不僅在實驗室，而且在受感染的蘋果花中，”Loessner說。測試是在安全級溫室中用感染的植物材料進行的?，F(xiàn)場測試尚未進行：“火疫病是最嚴重的植物病害之一;你不能在田間試驗，”Loessner強調(diào)說。

將病毒變成傳感器

研究人員不僅創(chuàng)造了一種細菌殺手，他們還利用另一種基因產(chǎn)生了第二種Y2變種，有助于檢測火疫病菌。該基因確保細菌在被噬菌體感染時開始點亮。該光可以容易地測量并用于病原體的特異性檢測。

這種方法不僅快速可靠，而且非常敏感：“在我們的傳感器噬菌體的幫助下，幾千個感染的細菌足以直接檢測到火疫病，”Loessner說。以前的檢測方法要慢得多，靈敏度較低，偶爾也會提供錯誤的結(jié)果。因為Y2傳感器噬菌體僅感染歐文氏菌，所以新的檢測不是這種情況。高特異性作為沙門氏菌檢測的基礎(chǔ)

Loessner和他的同事們也利用了這樣一個事實，即噬菌體通常以另一種方式對宿主特異性：檢測沙門氏菌。在另一篇發(fā)表在應(yīng)用與環(huán)境微生物學(xué)雜志上的論文中，他們展示了他們?nèi)绾问褂煤铣僧a(chǎn)生的噬菌體成分來開發(fā)沙門氏菌的通用檢測方法。這意味著可以檢測到所有2,500種已知子類型;先前基于抗體的方法僅識別這些變體中的一小部分并且也較慢。

Loessner的團隊復(fù)制了沙門氏菌特異性噬菌體S16的特定成分。這種成分 - 一種病毒尾纖 - 具有球形末端結(jié)合蛋白，可以粘附在所有沙門氏菌類型的兩種特定表面結(jié)構(gòu)上。人造尾纖與識別結(jié)構(gòu)一起附著在微觀小磁珠的表面上。

這使得幾乎任何流體和樣品都可以測試沙門氏菌的存在和數(shù)量。一旦細菌與磁珠上的纖維結(jié)合，就會在測試容器中形成一種生銹的聚集體，使用外部磁體可以容易地分離。

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