开发抗病、优质的改良作物品种以造福农业生产者和消费者似乎是一项“艰巨”的任务，但德克萨斯农工大学农业生命研究中心的科学家可能已经找到了问题的根源。

由KranthiMandadi博士领导的AgriLife研究小组正在开发一种利用“毛状根”开发和繁殖抗病柑橘植物的新生物技术。Mandadi是德克萨斯A&M韦斯拉科农业生命研究和推广中心的农业生命研究副教授，也是布莱恩大学站植物病理学和微生物学系以及农业促进健康研究所的教员。

他们项目的根本目的是开发新的方法来对抗挑剔的病原体，这些病原体会感染活的植物并在实验室环境中抵抗生长以供研究。其中一种挑剔的病原体会导致柑橘绿化——这对柑橘产业来说是一个重大问题。

自2021年以来，Mandadi牵头了美国农业部国家粮食和农业研究所耗资700万美元的多州协调农业项目，该项目也是指定的NIFA卓越中心，以防治柑橘黄龙病。

“挑剔的植物病原体感染德克萨斯州各地种植的柑橘、西红柿、土豆、葡萄、辣椒和其他作物，”韦斯拉科德克萨斯农工大学农业生命中心主任德克·海斯博士说。“这些病原通常通过昆虫媒介传播，每年造成数十亿美元的农业损失。”

植物病害治疗的突破

美国农业部估计，仅通过控制柑橘黄龙病，柑橘产业每年就可以避免30亿美元的损失。

近年来，Mandadi和他在Weslaco的团队开发了一种突破性方法，作为繁殖导致柑橘绿化病和其他昆虫传播疾病(如马铃薯斑马片和番茄脉绿化病)的挑剔细菌的替代方法。

曼达迪说：“我们开发了一种技术，利用受病原体感染的宿主组织来产生所谓的‘毛根’，可以作为这些病原体在实验室中繁殖的生物容器。”

帮助开发毛状根技术的AgriLifeResearch科学家SoniaIrigoyen博士表示，毛状根筛选技术已经导致新的抗菌肽和化学物质的发现，这些肽和化学物质在植物材料中已被证明有效。

她说：“这些抗菌药物，无论是单独使用还是组合使用，都可以用作控制柑橘绿化病、马铃薯斑马片和番茄脉绿化病的近期和长期疗法。”

现在，在他们最近的研究中，曼达迪和他的团队研究了如何在植物转化和生物工程改良柑橘中使用这种毛根技术。

基于毛状根的柑橘基因工程

基于之前的成功，Mandadi和他的团队在最近发表在《植物生物技术杂志》上的最新研究《发根根瘤菌介导的毛状根诱导和植物再生用于生物工程柑橘》中证明了利用毛状根工程柑橘的概念。

除了Mandadi和Irigoyen之外，该研究的共同作者还包括ManikandanRamasamy博士、MichelleDominguez理学学士和CarmenPadilla博士，他们都是Weslaco农业生命研究中心的科学家。

“使用传统育种或最新的生物工程和CRISPR工具开发具有改良遗传学的新植物品种可能相当费力，通常需要数年时间，”Mandadi说。“克服这一瓶颈并改进这一过程的能力，特别是对于柑橘等耐寒、生长缓慢的多年生树木来说，可以改变游戏规则，为生产者和消费者带来福音。”

一种更有效、更快速的培育耐寒柑橘的方法

在他们最近的研究中，研究人员使用发根根瘤菌诱导不同柑橘品种(如柚子、甜橙、粗柠檬和香橼)的转基因毛状根，效率为28%至75%。这种效率水平至少是以前柑橘转化方法的两倍(可能更高)，从而实现更快、成本更低的过程。

在确保转基因根具有正确的遗传特性后，研究小组能够从中再生并克隆几种相同的转基因植物。

拉马萨米说，虽然科学家过去使用了多种方法来改造农作物，但由于柑橘等木本作物生长缓慢且再生困难，基因改造的效率一直面临挑战。

“然而，我们能够展示一种多功能的发根根瘤菌介导的毛状根诱导、植物再生和克隆繁殖方法，这可能有助于柑橘和其他木本作物的多种生物工程和基因编辑应用，”他说。

所提出的发根根瘤菌介导的柑橘毛状根诱导、芽再生和繁殖过程在大约六个月内实现，而使用先前描述的转化方法通常需要大约12-18个月。

曼达迪说：“这意味着我们将能够利用根组织更快地培育和繁殖抗病柑橘植物，并且比使用以前的方法更快地让它们建立起来。”“开发更多抗病柑橘和其他植物的整个生产能力将大大加快。”

曼达迪表示，毛根介导的转化可以通过加快开发具有优异抗病性、环境压力、提高生产效率和改善营养质量的新品种，从而在许多方面使柑橘生产者受益。

他说：“这也将使消费者受益，因为他们可以期望继续获得他们最喜欢的水果和其他具有他们认为最有吸引力的产品特征的产品。”