微生物病害造成的作物损失中约有 70-80% 是由真菌引起的。杀菌剂是农业武器库中的关键武器，但它们会带来环境风险。随着时间的推移，真菌也会对杀真菌剂产生抗药性，导致种植者无休止地寻求新的和改进的方法来对抗真菌病害。
最新的发展利用了天然植物对真菌的防御。在Biotechnology and Bioengineering上发表的一篇论文中，加州大学河滨分校的工程师和植物病理学家描述了一种设计一种阻止真菌破坏细胞壁的蛋白质的方法，以及一种大量生产这种蛋白质作为天然杀菌剂外用的方法。 .这项工作可能会导致一种控制植物病害的新方法，从而减少对传统杀菌剂的依赖。
为了进入植物组织，真菌会产生酶，这些酶使用催化反应来分解坚韧的细胞壁。其中包括多聚半乳糖醛酸酶或 PG，但植物对这种攻击并非束手无策。植物产生称为 PG 抑制蛋白或 PGIP 的蛋白质，可减慢催化作用。
加州大学河滨分校的一组研究人员找到了告诉植物如何在普通绿豆中制造 PGIP 的 DNA 片段。他们将完整和部分片段插入面包酵母的基因组中，使酵母产生 PGIP。该团队使用酵母而不是植物，因为酵母没有自己的 PGIP 来干扰实验，并且比植物生长得更快。
在确认酵母与新 DNA 一起复制后，研究人员将其引入Botrytis cinerea 的培养物中，这是一种导致桃子和其他作物灰霉腐烂的真菌。和黑曲霉，它会导致葡萄和其他水果和蔬菜上出现黑色霉菌。
具有编码 PGIP 生产的完整和部分 DNA 片段的酵母成功地阻止了真菌的生长。结果表明酵母产生了足够的 PGIP，使该方法成为大规模生产的潜在候选者。
“这些结果再次证实了使用 PGIP 作为外源性应用剂抑制真菌感染的潜力，”马兰和罗斯玛丽伯恩斯工程学院化学与环境工程助理教授 Yanran Li 说，他与植物病理学家 Alexander Putman 共同参与了该项目。微生物学和植物病理学系。“PGIPs 只抑制感染过程，但可能不会对任何真菌致命。因此，将这种天然植物蛋白衍生肽应用于作物对植物微生物生态的影响可能很小。”
Li 还表示，PGIP 可能会生物降解为天然氨基酸，这意味着与合成小分子杀菌剂相比，对消费者和环境的潜在影响较小。
“转基因植物的产生是耗时的，这种转基因作物在农业上的应用需要很长的审批期。另一方面，源自天然蛋白质的工程化PGIPs可作为FDA的快速通道产品批准，如果它们可以以类似于杀菌剂的方式外源利用，”李说。
通过以稍微不同的方式调整酵母，研究人员能够使其散发出用于外部应用的 PGIP。先前的研究表明，将苹果上天然存在的微生物冷冻干燥，然后将它们重新制成溶液并将它们喷洒在作物上，大大减少了运输过程中的真菌病害和损失。作者建议可以以同样的方式使用表达 PGIP 的酵母。然而，他们警告说，由于植物也与一些真菌形成有益的关系，未来的研究需要确保植物只排斥有害真菌。
Li 将继续设计 PGIP，以提高针对各种病原真菌的效率和更广谱。同时，Li 和 Putman 将继续评估使用工程化 PGIP 抑制真菌引起的收获前和收获后疾病的潜力。
