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当你想当病毒，你会想到什么？也许蹦进你脑海的词首先会是狂犬病、破伤风、流感。这一与生物学息息相关的词总是会和医学中各种疑难杂症绑在一起，但你是否留意到，病毒不仅是医学中的概念，也是农学中的概念。 当你把一颗葡萄塞进嘴里时，你在意的不是它的DNA，你在意的是味道、颜色和水分。但如果你种植并销售葡萄，并看到葡萄数量或质量的下降，你就必须研究它在细胞水平上发生了什么。 美国密苏里州立大学（简称MSU）农业学院有一群杰出的科学家，他们研究当地葡萄种植的多方影响因素，包括葡萄对疾病的反应、葡萄的抗病性等。MSU教授、葡萄生物技术中心主任邱文平博士和他的团队花了10多年时间研究病毒对葡萄藤的影响。现在，他们已经确定了一种特定的病毒是当地葡萄的主要致病原因。 “在2004年，就有农场主给我们打电话求助，说他们的葡萄产量急剧下降。”邱文平博士说，“当时我们去现场查看，被葡萄园的损害情况震惊了。”在那之后邱博士和他的团队开始了对葡萄病害起因的研究。邱博士推测，葡萄产量下降是由一种当时未知的病毒引起的。经过最初两年的测试，邱博士和他的研究团队还无法找到该病毒与已知病毒的联系，于是他们开始使用一种相对较新的技术——核糖核酸测序，来破译小的基因片段序列，从而拼凑出病毒基因组。 邱博士一直是美国农业部和联邦农业部众多资助项目的首席研究员，他的葡萄病毒研究获得了大约200万美元的资助。研究的热情都源于对葡萄的兴趣。他表示，这种病毒对种植者来说可能是毁灭性的，因为它会慢慢杀死葡萄藤。“这种病毒给某些葡萄园带来了严重的经济问题，而且已经有多个葡萄园因为这种病毒而关闭。”  MSU教授、葡萄生物技术中心主任邱文平博士（右） 2009年，邱博士在密苏里州的一个商业葡萄园中发现了在存活于葡萄藤中的新DNA病毒——Grapevine Vein-clearing Virus ——葡萄静脉清除病毒(以下简称GVCV)。GVCV与一种严重的植物疾病密切相关，对美国中西部地区葡萄的可持续生长和产量构成巨大威胁。 “我们对成千上万个这样的小片段进行测序，然后将片段序列与基因库中的序列进行比较。然后我们发现这个东西和基因库里的任何基因都不匹配。“邱博士兴奋地说，“GVCV是一个全新的DNA病毒。” 通过基因测序的方式，邱博士的团队逐渐揭开GVCV的神秘面纱。“基因测序其实是一个很传统的方法。”他说，“改变最大的是用于检测的机器变得更先进了。“ 一般来说，小型的科研团队或企业并不会自己购置相关机械，而是将样本送至大型生物科技公司使其代为检测，不仅快，而且成本低。 与基因测序业务有关的大公司主要集中于美国，如位于加州的 Illumina和Agilent Technologies。但位于中国的华大基因（BGI Genomics）同样跻身世界前列。对于病毒和基因育种的相关研究离不开基因测序的工具，这些大公司为世界各地的大小科研团队提供了进行低成本、高效率科研的保障。 邱博士表示，葡萄是所有植物中携带病毒最多的，因为它是一种多年生木本植物。所以，它们是植物疾病进展和预防的“伟大典范”。但是DNA和RNA病毒的繁殖方式不同，所以很多关于这种病毒如何繁殖和传播的研究仍在进行中。 当植物被病毒感染时，它也会像人体白细胞一样做出反抗，不过方法是把体内的病毒切成小块而不是流鼻涕。所以，在被感染的植物细胞中，研究人员可以找到病毒基因组的遗留痕迹，或者说是小片段。 与GVCV病毒相关的研究主要有两个：一是研究哪些葡萄品种对这种病毒具有抗性；二是在野生葡萄藤中继续寻找这种新病毒的基因组。 找出哪些葡萄品种容易感染这种病毒，哪些不容易，这一点很重要，因为任何发现对GVCV具有耐药性或耐受性的葡萄品种，都有用于育种的可能性。为了防治葡萄受病毒感染，筛选特定品种进行种植是保证葡萄产量的重要举措。 Ozarks（密苏里州一城市名）到处都是野生葡萄。事实上，在19世纪70年代，人们从密苏里州采集了数以百万计的野生葡萄扦插，运到法国拯救当地的葡萄产业。 虽然GVCV最初是在一个人工种植的葡萄园中发现的，但邱博士的专业敏感性让他猜测，这种病毒也可能存在于野生葡萄藤中，并且源于野外。 邱博士说:“我们认为，这种病毒可能是从野生葡萄品种转移到人工栽培的葡萄品种中的。”因此，他和他的学生收集了野生葡萄的样本，并在一种特殊的野生葡萄品种上进行了测试，最终检测到GVCV，这表明它确实也存在于野外。虽然当时他们还不知道它是如何在植物间传播的，但他们有一个假设：“我们推测它是通过昆虫传播，从一株葡萄树转移到另一株葡萄树。” 他们研究了哪些昆虫传播病毒，同时也还在研究商业葡萄园和野生葡萄种群中病毒的基因。葡萄藤携带的病毒分为很多类，而它们对葡萄产业的危害也多种多样，有的会直接导致葡萄藤死亡，有的会降低葡萄产量。 GVCV病毒只在美国中西部发现过，是美国密苏里州特有的。邱博士表示，他们接下来要研究这个病毒源头在哪里，以及它为什么出现在Ozarks。  目前，还没有针对GVCV病毒的有效的治疗方法，但是研究员们可以设法阻止病毒的传播。为了整个密苏里葡萄产业的健康发展，研究中心向各商户及私人种植者提供经过病毒检测的干净葡萄藤用于种植。邱博士的团队对这些葡萄藤进行了主要病毒测试，以确保这些葡萄藤没有携带病毒。 测试葡萄藤对病毒的抵抗力是邱博士所在实验室的重要项目。他们首先要检测葡萄藤，以确保它是健康的、不携带任何病毒的；然后，他们让病毒试图感染葡萄藤，看看它是否可以在这些葡萄藤上生长。 “这是我们现在正在做的是培育具有抗病性的葡萄品种。”邱博士说，“我们都想更多地了解GVCV病毒，通过研究它，我们可以制定一些策略来防止这种病毒的传播。” 邱博士表示，野生葡萄藤是GVCV病毒的近亲，在找到解决办法之前，唯一避免感染的途径便是远离野生葡萄源，将那些野生的葡萄藤移走。“不过这是最简单也是最难做到的。” 病毒对于植株的危害极大且极难清除，例如霜霉病、白粉病等真菌病害不仅是损害植株本身，而且每年需要播撒大量农药来抑制真菌生长，对环境也造成了影响。因此葡萄抗病育种就成了葡萄育种的主要攻破方向，也是对葡萄产业影响最大的一个方面。 “这就是基因育种的意义所在。”邱博士说，“所以我们要尽量培养多方面抗病的葡萄植株，从源头上斩断真菌病害的传播。” 病毒与植物的纠葛 从生态学的角度来看，植物病毒的影响范围更广，其原因有很多。首先，植物占地球生物量的80%以上，与病毒感染其他界的生物相比，感染植物会对地球多样化的生态系统造成更严重的影响。很显然，植物病毒对粮食作物和观赏植物都具有不言而喻的影响力，据估计，每年由病毒造成的全球农作物损失就高达600亿美元。 因此，基因技术虽是老生常谈，但农业永远离不开它。不过当前国内知名的基因公司大多放眼医疗行业而非农业，如华大基因、贝瑞基因等都将业务重点放在生育健康、肿瘤防治、疾病感染等领域。 这一现象的成因很简单：生物基因的研究成果离人们更近，能让人们感受到身体的变化，而植物基因育种的成果不能直接反映到人体上，也不能在短时间内产生较大影响。 在人口数量急剧膨胀的今天，我们必须提高农作物产量。保证农作物的健康状况以及它们的产量，直接关系着全人类的温饱问题，而农作物的生长追根溯源是基因问题。农业这一重要却被忽视的行业与生物、科技息息相关，抛开社会责任来说，农业也隐藏着巨大商机。不仅是基因育种、还有无人机、卫星遥感、电子商务等，这些流行趋势无一不与农业挂钩，这一沉寂却蕴含无限生机的产业正在慢慢苏醒，并值得引起所有行业的重视与扶持。 更多视频资料：https:///wrmSDbdwBpc 文 | 李薇羽 编辑 | L18523859681 添加时请注明：姓名-公司-职位 网站、公众号等转载请联系授权 近期推荐 声明：35斗所刊载内容之知识产权为35斗及相关权利人专属所有或持有。文中出现的采访数据均由受访者提供并确认。未经许可，禁止进行转载、摘编、复制及建立镜像等任何使用。 |
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