德克萨斯农工大学农业生命研究中心的一组植物病理学家发明了一种出奇简单的方法来研究植物和病之间的复杂相互作用。他们希望这一突破能使提高植物的适应力更快、更容易，并揭示植物和病之间的进化备竞赛。

病感染占已知植物病原体的近一半，每年给全球生产者造成约 300 亿美元的损失。几十年来，科学家一直在探索植物抵御病的方法以及如何增强植物的防御系统。

为了阐明该系统的关键组成部分，德克萨斯 A&M 农业生命研究人员开发了一种创新方法，使用改良的植物病来模拟感染，同时充当植物抗性反应的传感器。

德克萨斯农工大学农业与生命科学学院植物病理学和微生物学系名誉教授 Herman Scholthof 博士领导了这项研究，该研究发表在PNAS Nexus上，展示了他们的新方法——这是他作为植物病学研究员职业生涯的最后一项研究。

识别植物防御关键基因的三部分方法

研究人员在新技术中采用了三步走的方法：感染、敲除、检测。

首先，他们利用一种表达绿色荧光蛋白的改良病模拟植物感染。这种荧光蛋白很重要，因为它为科学家提供了一种方法，让他们能够轻松看到病是否能够不受控制地复制。

接下来，研究人员利用同一病递送的基因编辑材料，针对植物 RNA 沉默途径(植物抵御病感染的防御系统)的特定部分进行靶向和灭活。最后，研究人员检查了植物中病的积累情况，从而让团队知道靶向灭活基因是否对阻止病复制至关重要。

通过观察绿色荧光产生的地点和数量(这是一种科学家容易测量的视觉线索)，研究人员可以判断植物的防御机制是否有效。

如果植物的防御系统处于活跃状态并对病感染作出反应，那么病积聚或绿色荧光将很少发生。但是，如果植物的防御系统处于不活跃状态，因为阻止病所需的一个或多个关键基因被靶向并被抑制，那么病复制时植物叶子就会发出绿色荧光。

Scholthof 表示，通过这种方法，研究小组能够锁定 RNA 沉默途径中的几个关键基因，并确定阻止病复制所必需的基因。他们还证实了之前的发现，即一些常被忽视的基因对于植物的病防御至关重要。

Scholthof 表示，他认为他们的研究是概念验证，展示了一种快速筛选与抗病防御有关的植物基因的新方法。通过使用病载体将基因编辑系统直接递送到植物细胞中，该过程避免了其他方法耗时的方面。

他说：“这代表着在揭示植物与病相互作用的复杂性方面迈出了重要一步，并可能最终支持更具弹性的农业。”

研究生涯的最后一章

肖尔托夫在德克萨斯农工大学农业生命科学学院担任教授和研究员近 30 年。他说，这项研究是结束职业生涯的完美方式，因为它汇集了他多年来研究的许多重点领域，例如 RNA 沉默和病基因载体。

这项研究的很大一部分是由 April DeMell 完成的，她是这项研究的第一作者，也是 Scholthof 实验室的前研究生。

“我身边都是非常有才华的人——技术人员、本科生和研究生、博士后研究员和客座科学家——他们负责完成实验室的大部分工作，”他说。“培训那些后来取得成功的人是这个职业最有意义的方面之一。”

舒尔托夫和他的妻子、植物病理学系名誉教授凯伦-贝丝·舒尔托夫都于 7 月退休，最近搬到了科罗拉多州。但他们都没有放弃向世界普及植物病理学。

相反，Scholthof 以一本书的形式开启了新的篇章——无论从字面上还是从象征意义上来说——旨在揭示令人着迷的病学世界，吸引下一代人了解它的奇迹和应用。

“在教授植物病学 30 多年之后，你教的不仅仅是这个主题，”他说。“你会发现其他人没有的例子、类比和解释。所以，谁知道呢?也许其他人也会觉得它很有趣。我期待着分享我们从病中学到的东西，并看看我毕生致力于的这个领域的未来。”