对抗火疫病并检测沙门氏菌

ETH的研究人员已经创造了一种有效的武器来对抗植物病害，以及一种检测沙门氏菌的新方法。两者都基于仅攻击一种细菌的特定病毒。

由细菌欧文氏菌(Erwinia amylovora)引起的植物病害火疫病被水果种植者所害怕。它会影响苹果和梨树以及酒渣鼻科的其他植物，如果树木受到影响，通常必须清理和焚烧。

导致火疫病的病原体难以控制。在特殊情况下，农民可以使用抗生素链霉素，但即使这样也不能阻止病原体通过传粉昆虫传播。

使用敌人的敌人

现在，由ETH教授Martin Loessner领导的研究人员提出了一种新的控制策略：他们使用一种名为Y2的细菌病毒(噬菌体)专门感染火疫病病原体，并为其配备了其他基因。这使他们能够创造出一种针对欧文氏菌的高效特异武器。

Y2的天然形式是天然的欧文氏菌杀手，但它不能充分渗透保护细菌的厚粘液层。事实上，这种碳水化合物粘液非常坚韧，堵塞了植物的血管系统，导致花朵和叶子枯萎。

然而，这并没有阻止另一种名为L1的噬菌体攻击欧文氏菌。该病毒具有特殊的酶，可以有效地溶解粘液。然而，它不能有效杀死火疫病菌。

为Y2配备粘液溶解能力

通过将来自L1的酶基因整合到Y2噬菌体中，研究人员创造了一种结合了两者特性的转基因变体：它能够有效地溶解其粘液层，并且对欧文氏菌具有高度的感染性和致死性。

一旦Y2进入细菌，它就会开始大规模扩散。它从内到外溶解细菌，释放自身以进一步攻击细菌。因此，粘液溶解酶大量进入环境，这加速了粘液层对其他细菌的降解，从而促进了它们的感染。破坏性过程然后迅速发展。

“经过优化的噬菌体证明对火疫病菌非常有效，不仅在实验室，而且在受感染的苹果花中，”Loessner说。测试是在安全级温室中用感染的植物材料进行的。现场测试尚未进行：“火疫病是最严重的植物病害之一;你不能在田间试验，”Loessner强调说。

将病毒变成传感器

研究人员不仅创造了一种细菌杀手，他们还利用另一种基因产生了第二种Y2变种，有助于检测火疫病菌。该基因确保细菌在被噬菌体感染时开始点亮。该光可以容易地测量并用于病原体的特异性检测。

这种方法不仅快速可靠，而且非常敏感：“在我们的传感器噬菌体的帮助下，几千个感染的细菌足以直接检测到火疫病，”Loessner说。以前的检测方法要慢得多，灵敏度较低，偶尔也会提供错误的结果。因为Y2传感器噬菌体仅感染欧文氏菌，所以新的检测不是这种情况。高特异性作为沙门氏菌检测的基础

Loessner和他的同事们也利用了这样一个事实，即噬菌体通常以另一种方式对宿主特异性：检测沙门氏菌。在另一篇发表在应用与环境微生物学杂志上的论文中，他们展示了他们如何使用合成产生的噬菌体成分来开发沙门氏菌的通用检测方法。这意味着可以检测到所有2,500种已知子类型;先前基于抗体的方法仅识别这些变体中的一小部分并且也较慢。

Loessner的团队复制了沙门氏菌特异性噬菌体S16的特定成分。这种成分 - 一种病毒尾纤 - 具有球形末端结合蛋白，可以粘附在所有沙门氏菌类型的两种特定表面结构上。人造尾纤与识别结构一起附着在微观小磁珠的表面上。

这使得几乎任何流体和样品都可以测试沙门氏菌的存在和数量。一旦细菌与磁珠上的纤维结合，就会在测试容器中形成一种生锈的聚集体，使用外部磁体可以容易地分离。

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