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開發高通量鑑別技術快速篩選抗柑橘黃龍病之功能性化合物

2019/08/28 @國際

摘要

美國史丹佛大學研究團隊利用中華根瘤菌屬微生物進行生物遺傳工程,觀察黃龍病在特定實驗環境下的感染情況與其性狀表現,並根據蛋白之螢光表現,利用高通量篩選技術,最終找出130種具抑制感染基因表現的化合物。

開發高通量鑑別技術快速篩選抗柑橘黃龍病之功能性化合物

  柑橘黃龍病(citrus greening disease,又名citrus Huanglongbing,簡稱HLB)是由木蝨所攜帶,經蟲媒方式傳播的一種柑橘作物病害。由木蝨所攜帶的病原菌Candidatus Liberibacter asiaticus會寄生在宿主篩管薄壁細胞中,並引起葉片變黃、葉脈木栓化等病徵及影響熟果風味、品質,是危害柑橘產業的重要病蟲害。然而由於Ca. L. asiaticus無法經實驗室人工培養,因此增加其病害防治研究的難度。美國史丹佛大學(Stanford University)的研究團隊運用微生物遺傳工程與檢測檢驗技術,找出潛在可對抗黃龍病病原的化合物。
  有別於多數研究團隊將目標放在研究木蝨及所攜帶的病原菌本身,史丹佛大學的研究團隊將實驗對象放在找出含有效抗菌成份的化合物。研究團隊利用中華根瘤菌屬微生物Sinorhizobium meliloti進行生物遺傳工程,以S. meliloti做為異源表現(heterologous expression)系統的表現宿主(host),利用遺傳工程將Ca. L. asiaticus體內調控感染表現的基因植入表現宿主,並加上螢光表現蛋白基因,以便觀察黃龍病感染相關基因在特定實驗環境下的表現情況。一旦該表現系統曝露在充滿抗菌活性的環境,感染基因的表現將受抑制,同時也影響螢光表現蛋白的表現模式,研究團隊便能根據螢光的變化,篩選出可能的抗菌化合物。利用該表現系統與結合高通量(high-throughput)篩選技術,研究團隊共篩選超過12萬種化合物,最終約篩出130種具抑制感染基因表現的化合物。
  有鑑於目前並無針對柑橘黃龍病防治的農用藥劑,研究團隊利用高通量篩選系統,快速批量篩出具有功能性抗菌成份的化合物,該研究或許能在不久的將來廣為應用在黃龍病防治上,除了避免長期施用廣效性農藥使病菌產生抗藥性外,同時也提供完善的快篩平台,為柑橘病蟲害的研究提供一定程度的幫助。
  該研究由柑橘研究發展基金會(Citrus Research and Development Foundation Inc.)與美國國家衛生研究院(National Institutes of Health,簡稱NIH)等單位資助,相關研究成果已發表在<Proceedings of the National Academy of Sciences>。

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