从作物病原体到生物纳米技术的关键参与者

植物病毒是亚显微寄生虫，已被研究主要是因为它们在作物植物中引起破坏性疾病。但近年来，科学家发现它们不仅仅是坏消息; 它们还与植物及其所承载的微生物形成共生关系。此外，植物病毒基因组已被设计用于基因递送，并且也越来越多地用作生物纳米技术中的纳米颗粒。

一系列症状

已经描述了超过1000 种病毒种类，其感染全世界的栽培植物。它们有能力造成重大流行病和全面的作物损失，这对依赖少数主要作物获取粮食安全和收入的发展中国家尤其具有破坏性。例如，许多非洲国家的木薯花叶病疫情是由几种Begomoviruses引起的，包括非洲木薯花叶病毒。这些由粉虱从植物转移到植物。

病毒通常不会完全破坏作物，但会降低其产量和质量。在水果和蔬菜作物中，梅花痘病毒影响石果树，而番茄发现枯萎病和番茄黄叶卷曲病毒导致番茄严重损失。马铃薯病毒Y影响马铃薯和许多蔬菜。

更多的良性病毒可以通过插条，根或块茎繁殖的作物种植材料。这导致后续生长季节的退化和产量损失。在马铃薯生产系统中，病毒发病率可能很高，块茎感染了五种或六种不同的病毒。这种变性降低了产量和质量。撒哈拉以南非洲的研究表明，当农民用健康的种植材料补充其种群时，产量可能增加30-50%。

然而，在过去并非所有病毒症状都被认为是坏的。郁金香破坏病毒的症状- 花瓣上的破碎颜色 - 可以在17世纪的荷兰大师画作中看到。当时，产生这种花的灯泡非常珍贵。仅在20世纪才知道这些灯泡被病毒感染。

植物病毒可以通过快速和灵敏的实验室方法检测。此外，病毒传播可以用杀虫剂来控制，杀虫剂杀死从植物到植物传播病毒的昆虫或线虫等天然载体。许多类型的昆虫传播病毒，包括蚜虫，蓟马和粉虱 - 它们的种群数量和地理范围都在增加，预计这种效应会随着全球变暖而增加。因此，宿主抗性是控制作物中病毒的最可持续和有效的方法。

好病毒

最近的研究表明，自然群体中的许多植物都感染了病毒 - 其中许多病毒没有引起明显的症状，但仍然存在并通过种子传播给后代。这些神秘的病毒 - 宿主关联的原因尚不清楚。然而，如在哺乳动物或细菌中的其他宿主 - 病毒相互作用中发生的那样，一些病毒可以共生关联存在并且具有有益效果。一个很好的例子是对黄石国家公园生长的热带恐慌草的研究，土壤温度可超过50°C。草只能通过与感染病毒的真菌的共生关系来耐受这些病症。

一些引起疾病的植物病毒也可以保护其宿主植物免受非生物胁迫，例如寒冷或干旱条件。感染黄瓜马赛克，雀麦花叶和烟草花叶病毒的植物比未感染的植物更能耐受干旱条件。烟草花叶病毒在1898年首次被认为是一种传染因子，对它的研究继续推动知识的界限，包括生物纳米技术。

植物病毒是天然纳米颗粒，并且诸如管状杆状烟草花叶病毒和二十面体豇豆花叶病毒的病毒已经用于许多应用中。通过遗传操纵病毒基因组并插入编码其他分子的基因，科学家们设法使宿主植物感染病毒产生额外的分子。分子可以表达与病毒颗粒表面融合或表达为游离蛋白质。然后我们可以收获植物的叶子并净化分子用于疫苗或其他有价值的药物。

一个新兴领域是使用病毒颗粒作为“纳米支架”。这里，颗粒表面经遗传或化学改变，并添加某些化合物，肽和酶。例如，基于烟草花叶病毒的纳米结构可以稳定晶体管组件中的磁性液体。事实上，未来植物病毒作为材料，植物和生物医学科学中的组成部分的使用仅受我们想象力的限制。

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