Annual Review of Phytopathology | 走向病毒:用于植物保护的病毒生物防治剂!
病毒是世界上最丰富的实体,被认为在保持生物种群平衡方面发挥着关键的生态作用。生物防治是通过直接或间接的生物杀伤潜力来控制害虫和病原体种群,尽可能地限制它们对生产的影响。病毒可以感染所有三个生命领域的细胞生物,但一些内生细菌是明显的例外。尽管大多数病毒对其宿主没有可测量的有害影响,但病毒通常被认为是最终的寄生体,因此是有吸引力的潜在生物防治剂(BCA)的候选者。作物生产中最主要的生物胁迫是由病原体(真菌、卵菌、病毒和细菌)和昆虫引起的。每一类植物致病因子都有病毒干扰这些生物胁迫造成的损害的例子(图1)。事实上,将病毒作为植物生物胁迫的BCA实施并不新鲜:一个世纪前首次假设在细菌中使用噬菌体作为BCA。在真菌中,病毒作为成功的BCA的第一个例子是使用低毒力病毒CHV1,该病毒被发现在栗疫病菌中引起低病毒性,此后被用于干扰栗子园和森林的栗子枯萎病。在昆虫方面,病毒生物控制的第一个例子是使用杆状病毒来控制鳞翅目昆虫的种群。更令人惊讶的是,病毒也可以用来控制由植物病毒引起的病害。在这种情况下,病毒生物防治依赖于使用植物病毒的减毒株,使植物免受同一病毒种类的更严重病毒株的感染。这个概念被称为交叉保护或预免疫。
2022年3月17日,国际权威学术期刊Annual Review of Phytopathology发表了意大利可持续植物保护研究所Massimo Turina团队的最新相关研究成果,题为Going Viral: Virus-Based Biological Control Agents for Plant Protection的综述论文。
作物生产中最具有经济意义的生物胁迫是由真菌、卵菌、昆虫、病毒和细菌引起的。通常,化学控制仍然是管理它们最常用的方法。然而,不同病原体/害虫的抗药性的发展,对自然生态系统的破坏,以及田间的有毒残留物,从而对环境造成的污染,促使人们寻找更安全的替代品。在BCA中,病毒是控制宿主种群和进化的主要驱动力,但却没有得到充分的利用,主要原因是监管方面的障碍,与有限的潜在市场相比,这种针对宿主的BCA的注册成本无法承受。本文全面概述了针对真菌、细菌、病毒和昆虫的基于病毒的BCA的技术现状,特别关注那些不仅依靠直接的生物杀伤病毒成分,而且依靠病毒和其宿主之间复杂的生态相互作用,不一定对宿主造成直接损害的新方法。本文比较了使用基于病毒的BCA的方法,总结了病毒控制植物病原体和害虫的可能性,提出了新的方法,可以增加它们作为BCA的实施,能够克服技术限制,并讨论了它们使用的安全性和风险评估。
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