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全球香蕉面臨絕種危機


【now新聞台】吃生果有益,市場上亦有很多不同種類,可以任君選擇,例如香蕉,美味又有營養。你有沒有曾經想過,香蕉會絕種?


美國有線新聞網絡報道,香蕉正面對絕種威脅,是因為現時世界香蕉出口市場,被香芽蕉此品種壟斷,而香芽蕉正受到瘟疫威脅。


在1965年,已經出現了一次香蕉瘟疫,當時全球盛產的大麥克香蕉染上黃葉病,並迅速蔓延。之後,蕉農改為種植對黃葉病有抵抗力的品種香芽蕉。怎料黃葉病於2013年變種,原菌更可以透過泥土、風、水的途徑傳播,這場瘟疫由東南亞開始迅速傳到澳洲及非洲。


今次香蕉瘟疫為農業再次響起警號,現時很多農民為節省成本和增加利潤,種植單一品種,但當遇上致命病菌,便已經足以攻擊全球。
全球香蕉面臨國際危機 台灣是救星誰人知

談到香蕉,這陣子媒體報導的是「香蕉價格暴起暴落」,講批發價1個月從每公斤75元跌到15元又反彈到36元,零售1串一度上百,談的又是盤商是否壓盤吃貨。然而,正在台灣這邊為了產銷通路老議題吵鬧不休的時候,全世界香蕉產業正全面戒備、嚴陣以待,因為香蕉產業正面臨末日等級的巨大危機,國際香蕉會議為此甚至臨時改變開會地點,由哥斯大黎加改到美國的邁阿密召開。

這不是因為美國比較了不起,而是國際香蕉所面臨的末日危機,正是黃葉病肆虐,黃葉病真菌孢子可留在土壤中30年之久,為了避免開會代表不小心帶到土壤中的真菌進入香蕉生產國哥斯大黎加,導致哥斯大黎加淪陷香蕉全面滅亡,所以國際香蕉會議才緊急將開會地點改換到美國。

黃葉病的病原是鐮刀菌屬的真菌,尖孢鐮刀菌,因此又稱為鐮刀菌枯萎症,在美州由於最先於巴拿馬診斷並命名,因此稱之為巴拿馬病。這種真菌感染會自香蕉的根部進入樹心木質部,造成蕉樹無法傳送水分,內部發黑枯萎、蕉葉枯黃,最後死亡。

黃葉病一旦感染就無藥可救,只能整株砍除,但砍除後真菌孢子仍然在土壤中伺機而動,若是又種了新株,孢子便發芽生長感染。黃葉病擴散速度相當快,往往第1株感染後,兩三年內整個蕉園的香蕉全數報廢。

黃葉病的危害之所以會如此巨大,其實人類也要負相當的責任,為了確保香蕉品質齊一,蕉農種植香蕉的方式是大量採用無性生殖的方式種植,蕉園中每一株香蕉的基因都完全相同,一旦遇上剛好無力抵抗的病害,就全數殲滅。

在國際香蕉界,黃葉病過去就曾造成末日級的毀滅,19 世紀晚期以來,美國唯一食用的香蕉品種是「大麥克」蕉種,大麥克香甜好吃與保存期間都勝過現在的主流香蕉,但很不幸的大麥克對黃葉病毫無抵抗能力,在發現巴拿馬病後50年內,至1960年代,大麥克在黃葉病摧殘下全面滅亡,造成美州香蕉產業大地震,損失高達 23 億美元,經通膨換算後達今日的 182 億美元,最後香蕉產業界只能改由亞洲引進對當時肆虐的黃葉病1型有抵抗力的唐蕉(又稱華蕉、香芽蕉)取而代之。唐蕉即台灣目前的主要品種。

然而,到了1980年代,卻又發現在馬來西亞的唐蕉也感染黃葉病,原來唐蕉只對黃葉病1型有抵抗力,卻無力抵抗在馬來西亞所感染上致病性最強的黃葉病熱帶4型,黃葉病熱帶4型很快在亞洲散播開來,據亞太香蕉聯盟2006年至2009年調查顯示,黃葉病熱帶4型菌株已經散播到中國、印尼、馬來西亞、菲律賓,以及臺灣。

如今黃葉病熱帶4型正在南亞、中東、非洲及澳洲急速擴散,雖然尚未抵達拉丁美洲,但疫情有失控的趨勢,引起全球蕉業恐慌。

面對香蕉世界末日,國際香蕉產業想到的救星是:台灣。因為台灣早就受到黃葉病熱帶4型侵害,7000公頃蕉園中有4000公頃都受到感染,除了砍除病株、使用無菌種苗、遷至新產區等防治措施,台灣還積極開發對病害有抵抗能力的蕉種,如臺灣香蕉研究所2007年推廣台蕉5號,對黃葉病具有抗病性,在臺灣已普遍受到蕉農以及日本進口商接受。於是當歐美報導關心黃葉病問題時,想到的辦法之一是來台灣找品種。

台灣國際空間艱困,農產品檢疫、防疫,是國際合作的重大事項,台灣有所成就能被人提起,不也是一種「台灣之光」,這些默默研發的成就,豈不是比香蕉價格又波動了更值得讓社會大眾知道呢?
阻止香蕉面臨絕種危機的想法



感染香蕉的黃葉病會透過泥土、風、水的途徑傳播,黃葉病真菌孢子可留在土壤中30年之久,萬一土壤感染了,便不能再用來種植.

建議農業專家嘗試不用泥土種植香蕉樹,改用養液栽培.養液栽培植物不需要土壤,這樣或許能保證營養液不會受到病毒真菌感染,不同於泥土,如果營養液染了真菌,可以更換營養液或是用紫外線照射殺菌?

只不知道營養液能否栽培香蕉樹,只知道能夠栽培菜類和西瓜等等.

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轉貼:
一、何謂『養液栽培』
  傳統的作物栽培係將種子或幼苗種植於土壤中,而由土壤提供作物所需的無機要素、水分及空氣,並固持作物使其能順利接受日光,行光合作用而生長。養液栽培(Nutriculture)又稱水耕(Water culture,或 Hydroponics),最早是用來研究植物對各種無機養分的需求,但後來美軍在二次世界大戰時為了要解決清潔蔬菜生產不易的問題,利用礫耕的方式,開始大規模的發展養液栽培,並逐漸進入商業化的栽培。由於不需用土壤,故又稱無土栽培( Soilless culture )。 Howard M. Resh (1978) 曾定義無土栽培為:『不用土壤,而以砂礫、泥炭、蛭石、浮石、鋸屑等化學惰性物質作為培養基質,然後供給含所有必需元素的營養液,使其能正常生長與發育的一種科學栽培植物的方法』。養液栽培並非完全不用介質,應用各式各樣的介質,配合研究解決養液的供液方式與供氧方式,形成目前市面上許多形式的養液栽培系統。
哥倫比亞
科學家證實一種對香蕉植株有害的真菌已經傳播到此。由於目前尚無治療方法,政府官員只能隔離可能受到感染的農作物,以阻止疫情擴散。
香蕉枯萎病有救了

2016-08-04 由 崑崙網 發表于農業

每年的五到十月,本是蕉農們收穫香蕉的時候,可展現在眼前的卻是一大片的枯枝敗葉,他們的香蕉究竟怎麼了?為什麼會出現這樣令人傷心的場面?

看起來上面還有果實,但是葉子已經枯萎了,缺少了養分供應的源頭,看起來綠綠的果子再也長不熟了,好果子也還是得夭折。



這種蕉農俗稱的黃葉病就是香蕉枯萎病,得了病得香蕉樹葉子變黃逐漸枯萎。這是一種毀滅性的病害,病菌靠土壤傳播,一旦地塊被感染,就會大面積蔓延,連片的香蕉樹都不能倖免,很多蕉農的損失都非常慘重。

香蕉樹要是長得好,一棵樹就能結上五十斤的香蕉,一旦得了病,就一斤都收不到。

解說:一年的辛苦付之東流,很多蕉農提起枯萎病,都是欲哭無淚。

據蕉農們說,開始的時候香蕉長勢都很好,往往是結了果了,才會發現植株感病,這個時候再換種其他的作物,已經來不及了。

生病的地塊一旦感了病,病菌就會一直存在土地中,第二年再種只會比第一年損失的更厲害。所以,只要得了香蕉枯萎病,這塊地就意味着以後再不能種香蕉。

由於香蕉枯萎病的不斷蔓延,使得海南省從最高峰時的80多萬畝香蕉地逐漸縮減到了40多萬畝。全國範圍內更是如此,甚至使得香蕉產業的格局發生了巨大的變化。

香蕉枯萎病這種迅速蔓延的土傳病害一旦得上了就是絕症,老地逐漸不能再種,導致像廣東這樣的優勢產區,種香蕉的土地面積逐漸萎縮。直到目前為止,香蕉枯萎病依然難以攻克,被稱為是香蕉的癌症。



導致香蕉的枯萎病的是尖孢鐮刀菌,這是一種真菌,香蕉植株感染了這種病菌,負責傳輸營養和水分的維管束會先腐爛。

維管束是養分從土壤向上運輸的通道,通道腐爛了,水和營養運送不上去,葉片就逐漸乾枯,整個植株逐漸枯死。枯萎病是一種很頑固的病害,在土壤中可以存活很多年。

它在土壤裏面會形成孢子,這些孢子適應性特彆強,能抗很多逆境,可以存活下來,有些人講,可以存活四年到七年,有的說活的年限更強一些。

這些孢子就相當於是它們的種子,它只針對香蕉,如果不種香蕉改種其他作物,它們就可以長時間地潛伏在土壤中,伺機而動,一旦種了香蕉,它們就會馬上開始繁殖。

潛伏在裏面,不會死,相當於外面是個包裹體,保護着它。比較差的環境它都可以度過去。

在海南省臨高縣,有一個基地,那裏的情況卻是完全不一樣,整個蕉園卻找不到幾棵發病的香蕉植株。其實,這家蕉園,去年和大多數蕉園的情況一樣,也是幾乎絕收。

這就怪了,去年發病率還在70%,到了今年,竟然降低到1%-2%,瓮忠賀他們究竟有什麼法寶抗衡香蕉枯萎病的呢。



原來,瓮忠賀是換了一種叫寶島蕉的新品種,正是用了新品種,良種加良法,才避免了枯萎病的損失。

這種天生帶着抗病基因,能抵禦枯萎病的寶島蕉,是一個叫馬小東的人偶然間發現的。寶島蕉最大的特點,就是長的比普通的品種都要健壯。

說到樹幹的粗細,馬小東特地用自己的腿來做參照物比了一下。寶島蕉的樹幹的確比普通品種要粗不少。而且,葉子也不太一樣,更加厚實。

寶島蕉的果實,跟普通香蕉品種區別不大,但從果柄上就很容易能區分出來。

寶島蕉這個品種是怎麼找到的呢?說起馬小東,最早是做建築行業的,2001年,看到香蕉行業不錯,偏要轉型種香蕉,結果,因為沒經驗,第一塊地就選了個病地。

馬小東是個外行,他不懂得枯萎病有多厲害,別人眼裏的絕症,他卻覺得肯定能有解決的辦法。他開始尋找抗病的品種。能抗病的,抵抗能力強,肯定是健壯的香蕉植株。

馬小東走遍了海南的山區九個縣,還別說,功夫不怕有心人,還真就被他找出了幾株健壯的植株。



有一次在臨高發現幾株香蕉跟別的香蕉性狀不一樣,它比較健壯。最後我就跟那家的一個姓尤的農戶協商,把那棵樹連根帶果全要回來了。

馬小東把這幾株香蕉樹直接就種到了自家的病地里,看看到底能怎麼樣。

香蕉是一年生的植物,馬小東第一年種下的三株香蕉樹在病地里全部成活了。這讓馬小東很受鼓舞,於是,他開始取這三株香蕉的芽,拿回去進行組培。

這樣,繁育出來了一批香蕉苗。馬曉東把這一大批香蕉苗全部種到了他的病地里。別看是同樣三株苗的後代,可每個個體的抗性依然會有區別。馬曉東把死掉的淘汰掉,活下來的再進行不斷的篩選。

活了的已經累計幾代之後穩定了才能取它的芽。不斷的做提純,不斷的選育一些特別健壯,抗性特別好的,才能達到現在的抗病效果。

不僅是在自己選育的香蕉苗中再去不斷篩選,馬曉東還試種了不少其他的品種,這塊病地就變成了馬小東試種的品種園。

馬小東把這三株香蕉苗提純出的後代叫做寶島蕉。可他發現,寶島蕉雖然表現出了非常優秀的抗性,也不可能完全抵禦枯萎病的侵襲。不過,不論馬小東再怎麼努力,寶島蕉在病地中的成活率最高只能達到85%,辦法用盡,就是沒有再提升的空間。就這樣過了幾年,馬曉東一直在徘徊,突然有一天,他思路一變,使寶島蕉的成活率提高到了95%以上。他是怎麼做到的呢?



香蕉枯萎病畢竟是個土傳病害,馬小東覺得,還是應該把目標從品種轉移到土壤上。和土壤專家在一起專門討論,後來總結的就是一定要是良種加良法。核心就是改良土壤。自然界中相生相剋,土裏帶着的枯萎病菌,也就是尖孢鐮刀菌,是真菌,雖說化學藥劑沒辦法殺死,但總有制衡他們的辦法。他用的第一個辦法就是用微生物,想辦法降低尖孢鐮刀菌的數量。

同屬於微生物,馬小東把微生物菌肥上到了地里,想用有益微生物來擠占尖孢鐮刀菌的生存空間,兩類微生物此消彼長,一旦有益微生物的種群壯大起來了,它們就很難生存。

為了繁育更多的微生物,馬小東還特地給它們建了一個繁育基地。現在正往池子裏撒的是微生物的菌種,這些菌種就是微生物菌肥。

池子裏的這些羊糞和豆餅,看着難看,這些其實都是微生物的食物,也叫培養基。微生物在這裏就能夠迅速繁殖。一個甚至能變成億萬個。

馬小東把這些微生物繁殖起來,然後隨着水肥一體化的系統,澆水的時候,微生物就能隨水一起進入到香蕉地里。



其實,剛開始的時候,光是上微生物肥,效果並不那麼理想,寶島蕉還是達不到高成活率。

專家們給馬小東的意見是,還要從大環境上去改善土壤的生態環境,這樣,才更有利於有益菌的生存。

馬曉東思來想去,把原本施化肥逐漸改成施有機肥,看看效果到底能怎麼樣。

用上了微生物肥,再把化肥換成了有機肥,病地里再去種寶島蕉,竟然一下子能達到95%以上的成活率。

有了能抗病的寶島蕉,再加上構建良好的土壤生態環境,基本上解決了香蕉枯萎病的問題。

現在,馬曉東把他和專家們潛心研究出的良種良法技術制定成了一個種植手冊,給農民香蕉苗的同時,又給了農民種植的方法。這樣,良種良法一體化種植,保證種下去的寶島蕉95%以上都能成活。這下,枯萎病的病地里也能種香蕉了。

現如今,馬曉東的寶島蕉越種越好,吸引了國外的同行到他的香蕉園參觀、交流。

除了能夠對抗枯萎病,更讓馬小東感到興奮的是,這種方式種出的寶島蕉產量還很高。寶島蕉跟普通的香蕉品種相比,能抗病不說,產量還高,平均下來每畝能高出1000-2000斤的產量。不僅如此,目前,產出的寶島蕉展現出的商品性也很好。



寶島蕉的樣子跟普通香蕉差別不大,消費者肉眼很難辨別,但是在香蕉批發市場上,賣價跟普通的香蕉比,也很高。口感上更是得到了很多消費者的認可。

馬小東通過十幾年堅持不懈的努力,不僅是找到了帶有抗病基因的寶島蕉,還利用良種加良法進一步提升了枯萎病的抗病率。終於能讓枯萎病的病地里繼續種香蕉,解決了一個國際性的大難題。
香蕉黃葉病首現南美洲 哥倫比亞香蕉產業遭遇危機
2019-08-24 由 三農星探 發表于環球




此前在哥倫比亞瓜希拉省發現的香蕉疫情已確認為感染黃葉病熱帶第4型(TR4)病毒所致。農業部長瓦倫西亞介紹,政府已於兩個月前採取措施,有效控制疫情,目前未發現向該省其他種植區和外省擴散。他表示,因該病毒僅對植株葉體產生危害,不影響果實,對人體無害,亦不影響作物出口。哥倫比亞總統杜克7月底對中國進行國事訪問期間,兩國簽署中國自哥進口400萬箱香蕉採購協議。



美國國家公共電台(NPR)網站8月16號報道,哥倫比亞種植園中受感染的香蕉植株變黃、枯萎,好像缺水一樣。荷蘭公司Keygene的香蕉研究員Fernando Alexander García-Bastidas,在對枯萎植株樣本進行了檢測後確認,這些香蕉樹已經感染了叫一種做TR4(Tropical Race 4)的鐮刀真菌。

TR4於上世紀90年代首先在中國台灣發現,後來相繼出現在馬來西亞和印度尼西亞、中國大陸、澳大利亞、菲律賓和非洲的莫桑比克,García-Bastidas表示他預料到TR4有一天會來到拉美地區,但沒想到來得這麼快。

"很難控制這種疾病的傳播。"鐮刀真菌生活在土壤中,通過樹根侵入香蕉植株,然後阻擋運輸水分和養分的通道,使植株挨餓。這種真菌給香蕉家族的大多數品種帶來過滅種危機,包括曾佔國際香蕉貿易的絕大多數的卡文迪什香蕉。目前無法根除這類真菌或治療受感染的植物。

為防止疾病蔓延,人們採取了極端措施。García-Bastidas訪問了受此真菌感染的地方後,他會在進入另一個香蕉種植區之前換上新鞋,以防真菌污染的新的土壤。現在,香蕉研究的主要國際會議不再在任何香蕉種植國舉行,以減少真菌可能以研究人員為載體進行傳播的風險。



哥倫比亞當局已宣佈全國進入緊急狀態,並努力控制這種真菌。香蕉種植者正在摧毀所有出現症狀的香蕉植株附近的香蕉樹。不過,他們可能為時已晚,因為到症狀出現時,這種真菌已經在植物周圍的土壤中已經潛伏了至少一年,這期間,人們可能已經走過許多農場,真菌跟隨鞋底四處蔓延。

唯一的好消息是,疾病擴散相對緩慢。真菌可能需要數年或幾十年才能在擴散到整個國家或大陸上。在亞洲,曾有個別農場因此遭到破壞,但許多曾受真菌影響的國家如今仍然是主要的香蕉生產國。

與此同時,研究人員正在拚命尋找一種能抵抗TR4的新型香蕉。澳大利亞的科學家利用基因工程培育出一種抗真菌的品種,目前仍在測試中,需要政府批准才能種植和出售。還有科學家正在觀察大自然的天然寶庫。García-Bastidas在荷蘭瓦赫寧根大學攻讀研究生時,他測試了香蕉家族的300個不同品種。

"不幸的是,我測試的80%的品種都容易受到TR4的影響,"他說,"但是,對於其他不易受感染的植物,還是有一點點希望的。他們大多數是大蕉,或芭蕉,還有一些是野生香蕉,果實很小,無法食用,外皮里裝滿了種子。"



香蕉育種是目前主要的希望。植物育種專家可以取這些能抗病的植株,與其他商業香蕉進行雜交,重新組合基因,創造出既美味又對TR4免疫的新品種。García-Bastidas目前就職的Keygene公司是追求這一目標的研究中心之一。

香蕉育種太複雜了,很少有人嘗試過。首先,它需要有種子填充的香蕉果實,因為這些種子代表了育種者想要的新的基因組合,但現在的商業品種中不可能出現這樣的果實。"García-Bastidas說,"這項任務非常困難,但這是可能的,而且現在很有必要。

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噬菌體是一種普遍存在的生物體,而且經常都伴隨著細菌。通常在一些充滿細菌群落的地方,如:泥土、動物的內臟裡,都可以找到噬菌體的蹤影。目前世上蘊含最豐富噬菌體的地方就是海水。在海中,平均每毫升的海水即含有9×108個病毒粒子(virions),[2]並使海水中70%的細菌受到噬菌體的感染[3]。

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不知道能否找出噬菌體去消滅黄葉病真菌。
可以找一把含有黃葉病真菌的泥土,然後灌上海水,看看海水裡有沒有能消除泥土裡的黃葉病真菌。
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噬菌体:可对抗超级耐药菌的病毒“卷土重来”| 长报道

7 个月前

本文首发于知几未来研究院(微信公众号:zhijiDNA)

编者注:

噬菌体,早在青霉素被发现之前,就已经进入了人类的视野。

如果你清楚青霉素(广谱抗生素)在医学史的地位,就明白这种只能定向杀死一种细菌的东西在当时有多不受欢迎。

败也萧何成也萧何。由于人类疯狂使用抗生素,超级耐药菌问题也变得日益严重。“细菌”进化了,一些耐药菌甚至对目前所有的抗生素没有反应。人们开始死于“普通”的伤口感染,医学界对此束手无策。

现在,噬菌体似乎正回到故事的中心。

最近,The Verge刊发一篇有关噬菌体的长报道《THESE SUPERBUG-FIGHTING VIRUSES ARE MAKING A COMEBACK》。文章讨论了数个受益于“噬菌体疗法”的临床案例,梳理了目前噬菌体的应用、前景和挑战。
知几未来略作翻译,推荐给您。作者B. David Zarley是一位独立的科学专栏作者,为The Verge、The Atlantic等媒体供稿。
在此之前,可以先了解一下我们今天的主人公如何工作:【视频】噬菌体杀菌全程,引起极度舒适

“超级耐药菌”是我们自己设计的医学怪物。

由于抗生素的滥用,对付“超级耐药菌”需要新的武器。在这场战斗中,一种名为“噬菌体”的病毒,因其吞噬细菌的特性,成为一项备受瞩目的武器。

在以往的案例中,“噬菌体疗法”曾成功治愈了一名伦敦的囊性纤维化患者,和一名在度假中感染了超级耐药菌的心理学家。

这是噬菌体疗法最引人注目的时刻。自它问世一个多世纪以来,研究人员希望它不仅能对抗耐药菌,还能成为一种工具,比如在体内输送抗癌药物,或者“吃掉细菌”,让食物更安全。

就在几十年前,噬菌体几乎已经被西方的医疗工作者遗忘——但东方的医生却仍然使用这种疗法。20世纪90年代,乔治亚州的研究员 Sulakvelidze在马里兰大学的一次研究中深刻感受到了这种差别:

他的导师刚刚失去了一名因耐药菌感染而死亡的患者。当Sulakvelidze问“为什么噬菌体不起作用”时,他的导师甚至不知道他在说什么。

“那是我生命中真正受到打击的时刻之一”,Sulakvelidze在电话中说,“某人的父亲、兄弟、丈夫、朋友刚刚在世界上最发达的国家去世……而他死于一种可能在格鲁吉亚就能治好的简单感染”。

不过,三十年后,一位叫Thomas Patterson的人就活了下来。

他是加州大学圣地亚哥分校的一名心理学家,在埃及旅行中犯了恶性胃病。当病情转危为安,血样调查显示,他感染了鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)。

电子显微镜下的鲍曼不动杆菌。图源:CDC

鲍曼不动杆菌是一种因在伊拉克冲突中扩散,而被昵称为“伊拉克细菌”的超级耐药菌,对抗生素有抵抗力。

他的妻子Steffanie Strathdee是名流行病学家,她开始不顾一切地潜入医学研究。在发现有关噬菌体疗法的论文后,Steffanie立即打电话给世界各地的其他医生,挽救了丈夫的生命。

伦敦的Isabelle Carnell也活了下来。

她是一名囊性纤维化患者,在双肺移植术后出现另一种超级细菌——脓肿分枝杆菌(Mycobacterium abscessus)的感染。匹兹堡大学的Graham Hatfull团队对她开展噬菌体治疗。这是第一次使用基因改造的噬菌体进行治疗,也是人类第一次使用噬菌体来抵御分枝杆菌属感染。六个月内,感染被击退了。

Isabelle Carnell的案例报道于《nature medicine》

2010年,德州农工大学开设了噬菌体技术中心;一年后,美国海军医学研究中心开始认真研究噬菌体;2018年,受Patterson康复的启发,Strathdee跟丈夫合著了一本回忆录《The Perfect Predator》(完美的捕食者)。在加州大学圣地亚哥分校成立了创新噬菌体应用和治疗中心(iPath)后,Strathdee成了iPath的联合主管。

Strathdee认为,噬菌体疗法面临的最大障碍,是它在青霉素之前就不幸被发现——广谱抗生素以其“焦土化”的作战能力,可一次性消灭大量不同细菌,而噬菌体一次却只能攻击一种特定的细菌,大家普遍认为它能力有限。

但是,曾经让噬菌体看起来不那么受欢迎的特异性,现在成为了它们最大的吸引力。由于过度使用抗生素,人类在进化的军备竞赛中无意留下了最强大、最具耐药性的细菌。而噬菌体现在是对付超级细菌的潜在有效武器。

Hatfull说,噬菌体可能已经与细菌斗争了30亿年的时间,和细菌一样,它的诞生比我们今天看到的大多数生命形式都要早。

在科普绘本里,它们看起来像蜘蛛和注射器的结合:一个瘦小的身体,上面有一个“头”;最后是一个凸起物,用来把它们的遗传物质注射到细菌中。病毒在被劫持的宿主体内复制,最终在细菌逃逸时将其摧毁——这个过程被称为“裂解循环”。这些猎杀细菌的噬菌体,被称为“裂解噬菌体”(lytic phages):

当作为噬菌体混合物工作时,裂解噬菌体可以瞄准并消灭超级细菌。当细菌开始抵抗噬菌体时,生物学家可以通过基因改造使噬菌体更好地攻击细菌。

噬菌体甚至可以与抗生素协同工作,各自从两侧施加进化压力。而细菌必须“选择”对哪种威胁进化出更强的抵抗力,这样它们自然更容易受到另一种治疗方法的影响。

“我们现在对这种协同作用还不够了解”,Strathdee说,但进一步的研究可以揭示哪些噬菌体对抗生素最有效,开辟了新的治疗方法。“我们很多人认为噬菌体永远不会取代抗生素,而是成为抗生素的附属物”。

格鲁吉亚的Eliava研究所所长Mzia Kutateladze很高兴看到噬菌体疗法也在西方获得了关注和研究资源。

“真的很自豪地说,不仅是格鲁吉亚人,我们还有许多找上门来的国际病人。即使面对让人绝望的慢性感染,我们也有非常好的结果。”

Eliava研究所的噬菌体、微生物学和病毒学研究人员。图源:SHLAMOV / AFP


定制杀菌剂:虽有希望,但噬菌体疗法也有缺点

“特异性是一把双刃剑”, Graham Hatfull说。它有利于对付超级细菌,避免副作用,但这种精确性是有代价的:一个噬菌体在一个病人体内对一种超级细菌株有效,它就可能对另一种细菌株无效。

诊断正确的病原体变得至关重要。因为根据上面的说法,如果噬菌体并未靶向真正的病原菌,治疗就是无效的。

Strathdee认为,一个大型开源噬菌体库,对噬菌体疗法的奏效非常关键。科学家和医生可以使用这个库来匹配噬菌体和细菌,确保更快的治疗。

有了足够的细菌和噬菌体的基因组信息,以及足够大的训练设备,我们就有可能进行机器学习——在Hatfull的设想中,我们可以对病原体进行排序,将基因组插入到算法中,进而得知哪些噬菌体混合在一起时疗效最佳。

装有噬菌体的培养皿。图源:Hauke-Christian Dittrich

布鲁塞尔阿斯特里德皇后军事医院的研究员Jean-Paul Pirnay进一步阐述了这一观点。Pirnay相信,他们正在研究的合成天然噬菌体可能有助于缓解特异性问题:

一个定制自然噬菌体的系统,意味着针对特定病原体进行噬菌体的快速裁剪,这将消除大量噬菌体的储存费用。Pirnay设想的是一种真正“定制的病毒”——在人工智能的帮助下,被设计成一类无限有效的工具。

入局的还有医药公司的大量资金——因为转基因噬菌体可以获得专利。强生公司与北卡罗来纳州的一家名为“Locus Biosciences”的公司建立了价值数亿美元的合作伙伴关系,该公司专门利用精品噬菌体(boutique phages)将CRISPR-Cas3注入细菌。

CRISPR-Cas3常被比作“吃豆人”:一旦进入细菌体内,它就会像许多蓝色幽灵一样撕碎细菌的DNA,消灭细菌。

转基因噬菌体,或许也是一种解决特异性的办法。既然裂解噬菌体只能杀死一种细菌,那我们就编程它,扩大它的“有效杀戮剖面”——Locus公司已经可以做到这一点。

利用噬菌体作为生物靶向注射器也是有潜力的。“理论上,你可以通过运输所有类型的酶,来做各种不同的事情”,Locus的高级副总裁Joseph Nixon说。他认为噬菌体也可以被用来精确定位癌症靶点,甚至是中枢神经系统靶点。

医生正在准备一种噬菌体溶液。图源:ROMAIN LAFABREGUE / AFP


食品、兽医、妇科……噬菌体的其他用途

关于导师病人悄然死亡的记忆留在了苏拉克维利兹。Sulakvelidze在巴尔的摩创建了一家名为Intralytix的公司,现在,它以噬菌体在食品安全方面的应用而闻名。

噬菌体不仅可以消灭那些通过食物传播的病原体,它也可以被喷到食物上,作为一种安全保护的方法。虽然成本略高,但它对食物的磨损更小,也比其他非化学保护方法(如辐照、高压巴氏杀菌)便宜得多。

除此之外,噬菌体也有兽医领域的应用。针对性的噬菌体疗法,可以消除动物食品供应链中抗生素的过度使用。

据Intralytix公司,噬菌体在环境卫生和益生菌方面都有应用——杀死有害物质,保存好物质。该公司最近宣布了与辉凌制药和Eliava基金会(一个研究生殖和妇女健康的格鲁吉亚非营利组织)的合作。

Sulakvelidze在致The Verge的一封电子邮件中写道,研究人员认为噬菌体可以帮助治疗细菌性阴道炎,以及治疗妊娠相关疾病。再次强调,噬菌体的特异性是关键:它们可以攻击“坏”细菌,而不破坏人体生态系统。


细菌猎手的障碍

我们在上面提到的噬菌体应用——从跟踪耐药菌、转基因噬菌体的研究和应用,以及它们在农业和非处方药上的应用——现在都在进行当中,随着耐药菌问题日益严重,它们的作用也很可能会继续凸显。

尽管听起来都很有希望,但噬菌体研究面临着真正的挑战。

我们正在进入一场早已开始的“军备竞赛”。比如,最近科学家们在细菌中发现了一种CRISPR-Cas的防御系统,它可以抢走噬菌体在复制过程中所需的“机器”。而这只是我们在继续对抗耐药菌时无疑会遇到的、众多巧妙防御系统之一。噬菌体治疗需要找到克服这类细菌防御的方法。

当前的许多研究也缺乏噬菌体的基本知识,糟糕的临床试验正在妨碍这一领域的前景。“使用噬菌体的人应该知道如何使用它们,需要什么噬菌体,以及它们一般如何工作”,Kutateladze说。

然而,最大的挑战可能是“认知”层面的——但这正在迅速改变。

Strathdee受邀在美国传染病学会年会上分享她和她丈夫的故事。这场演讲被安排在一个星期天会议的结尾,这个时间点,通常许多人都回家了,但上百人挤满房间来听这个令人痛心的故事。Strathdee说,许多观众表达了对噬菌体的兴趣。

“我们正背水一战,也感到前所未有的兴奋”,Strathdee说。超级细菌威胁着整个世界,而我们干扰了人类、病毒和细菌之间微妙的平衡。

“在我丈夫这个病例中,全世界的陌生人都纷纷捐出噬菌体来治疗他。但如果我们能让一个人受益,我们也应该让全世界的人受益”。


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Nature子刊:用噬菌体治疗耐药菌感染一种致死性耐药真菌蔓延全球

封面图源 The Verge


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发布于 2019-07-10

噬菌体

超级病菌

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3 条评论

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健康是福5 个月前

想问一下脓肿分支杆菌的噬菌体,我知道的我们有上千患者感染脓肿分支感觉,想了解这方面的东西,谢谢

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知几未来研究院 (作者) 回复健康是福5 个月前

今年5月8日,nature子刊曾有过脓肿分枝杆菌噬菌体的报道:

知几未来研究院的想法 - 知乎
https://www.zhihu.com/pin/1111573006689730560

这篇文章当时影响很广泛,噬菌体混合物是匹兹堡大学霍华德休斯医学院(HHMI)的Graham Hatfull教授团队,根据病人情况特别研究配制的。这三个噬菌体分别是:Muddy、ZoeJ和BPs,但是据我们了解,现在还没有能在临床上普遍适用的噬菌体产品。

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活着痛苦4 个月前

淋球菌可以用噬菌体治疗吗

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2​3 条评论​

五招對付黃葉病,種蕉高手極少外傳!蕉農快看!

分類\農業時間\2016-04-06

當前香蕉黃葉病是香蕉種植的頭號殺手,該病的防治是一個世界性難題,通過分析和了解每一種對香蕉巴拿馬病的防治方式和原理,有助於我們對事物本質的認識。

目前,仍沒有能有效防治香蕉巴拿馬病的化合物或者農藥產品,香蕉巴拿馬病害不僅僅是我國香蕉種植的難題,也是世界香蕉種植面臨的難題和威脅。作為種植者需要清楚的認識到這點,以免不必要的損失,當前很多的方式中提倡的是「防」,而不是「治」,「可防」不等於「可治」。綜合比較,目前有效的防控措施還是通過抗病品種的選育,配合相應的配套種植措施進行綜合防治。

防治方法介紹

防治方法介紹

1還原土壤滅菌法(RSD)

據報導,南京師範大學地理科學學院教授蔡祖聰教授表示,其研究團隊通過強還原土壤滅菌法(RSD)成功「治療」了香蕉枯萎病,並已經在海南應用成功。

蔡祖聰教授及其團隊研究發現,通過大量施用易降解有機料、灌溉、淹水或者覆膜隔絕空氣,在短時間內創造強烈還原的土壤環境,可以殺滅病原菌,使土壤恢複種植條件。同時據報導,蔡祖聰教授表示使用該方法的原料主要是糠、秸稈和水,同時相比於其他方法成本低、持續性強、對人體無害,也無需輪作,能夠將發病率控制在3%以下,在海南樂東的試驗地,發病率僅僅為2.44%。據悉該方法已經由蔡祖聰及其團隊以論文的形式發表在國際刊物《生物防治》等期刊上。

眾所周知,作物被病原菌侵染髮病,是病原菌和寄主以及環境一系列反應後的結果。通過強還原土壤滅菌法(RSD)處理土壤,製造不適合病原菌生活的環境,自然能夠抑制,甚至殺滅病原菌,使香蕉發病大大降低。但是對於廣袤的香蕉種植大地,進行淹水、覆膜等隔絕空氣的處理是否具備實際操作?香蕉種植在廣袤的土地上,分屬於不同的種植戶,連片的蕉園並非同時種植和採收,因而也不能同時實施灌水和覆膜。分開、分批處理的效果是否能達到生產要求,膜的選擇和處理的操作等等都需要檢驗。生產中還要考慮投入和產出。從原理上講本方法是具備可行的理論的,但是實際使用還需要完成一套配套的方法,但願能早在生產中得以使用,服務香蕉種植。

2抗病品種

在作物病蟲害的防治中,通過選育和種植抗病蟲害品種是一種行之有效的方法。目前針對香蕉巴拿馬病通過育種工作者的努力也推出了一些抗病品種,通過配套一些農藝措施,在實際種植中有些地塊表現良好,產量、抗病性等都能基本達到生產要求。但表現不佳的也不少,而且試驗地多為新種植,宿根種植第二年、第三年的生長情況也還未知。而且據一些試種植和香蕉經營者反映還存在一些不良的農藝性狀,比如:生長時間更長、香蕉催熟時和傳統品種需要的溫度不一樣等。

儘管當前的市場上的一些品種表現還不完美,但是讓人看到了希望,相信在育種工作者的不懈努力下會有更好的品種出現。

作為種植者則需要把好選購關,做到從具有種源資質的單位或企業進購種苗。同時種植的規模要謹慎,不要隨意大規模種植,種植時配套相關的防病措施。

通過培育抗病品種緩解當前香蕉巴拿馬病危害自然是每個香蕉產業人士所希望的,但是作為種植者也需要保持謹慎和理性的思考。一個品種的傳統選育需要經歷很多時間,需要在實際中反覆的檢驗,而且很多作物品種的適應性並不廣泛,如果在沒有大量的實踐檢驗情況下貿然大面積的種植推廣,其中的風險是可想而知的。

而且需要種植者明白的是「抗病苗」和「抗病毒」苗不是一個概念,真菌、細菌、病毒和線蟲是導致作物發病的主要的病原菌。「抗病苗」泛指抗真菌、細菌、病毒和線蟲中的一種或者幾種所引起的病害的種苗,「抗病毒」苗,或者稱為「脫毒」苗僅僅指該種苗能夠抗病毒病,但是病毒病又有若干種,但就香蕉上至少就有花葉病和束頂病兩種由病毒引起的病害。而引起香蕉巴拿馬病的病原菌屬於真菌而非病毒。目前所採用的試管苗繁殖的種苗原理上都是「抗病毒」苗的,但是不一定是「抗病苗」。

抗病毒苗是基於組織培養,是一種比較新的生物技術育苗方式,而抗病苗主要基於傳統的育苗方式,如雜交。

組織培養的原理是細胞全能性,就是說植物的每個細胞都包含有生長成植物個體的所有基因,都具有成長為植物個體的潛力,經過適當的條件誘導,都可以產生完整的植物個體。

植物組織培養脫毒的原理主要是利用頂端分生組織不帶毒或少帶毒。感病植株體內的病毒分布不均勻,其數量隨植株部位和年齡而異,越靠近頂端的區域,病毒的濃度也越低。分生區域無維管束,病毒只能通過胞間連絲傳遞,趕不上細胞不斷分裂和活躍的生長速度,因此生長點含有病毒的數量極少,幾乎檢測不出病毒,從而採用該部位的材料能夠培養脫毒種苗。因此,頂端培養時,切取莖尖的大小對脫毒效果有很大影響,莖尖越小效果越佳,但太小時不易成活,過大則不能保證完全除去病毒。

因此香蕉在進行抗病毒苗育種時,不但要挑選不帶病的種株,而且還種株上截取部位還必須有選擇,不然育出的種苗抗病毒就不理想。

3增施有機質肥料、改良土壤

香蕉的健康生長離不開良好的土壤環境,通過增加有機質的施入,改良土壤的通透性,調解土壤的pH值,用早適宜香蕉生長但是不適宜香蕉巴拿馬病原菌生活的環境,自然能夠抑制病害的發生和傳播。

4化學方法

注射草甘膦:目的是讓病原菌的寄主死亡和消解,使病原菌失去寄生環境,進而減少侵染源。

枯草芽孢桿菌:枯草芽孢桿菌能增加作物的抗逆性,枯草芽孢桿菌菌體生長過程中產生的枯草菌素、多粘菌素、制黴菌素、短桿菌肽等活性物質,這些活性物質對致病菌或內源性感染的條件致病菌有明顯的抑制作用。作為一種有益微生物,和土壤中的地衣芽孢桿菌等一起可以加速有機質的分解,增加土壤的緩衝能力等功效,對改良土壤具有很好的作用,但是用於巴拿馬病的直接防治尚需商榷。

氰烯菌酯:氰烯菌酯對鐮刀菌類引起的病害有效,具有保護作用和治療作用。通過根部被吸收,在葉片上有向上輸導性,面向葉片下部及葉片間的輸導性較差。

經田間藥效試驗結果表明,氰烯菌酯對小麥赤霉病有較好的防治效果。雖然香蕉巴拿馬病病原菌屬於鐮刀菌,但是屬於專化型的生理小種。從植物病理的分類來說,引起小麥的赤霉病的鐮刀菌和引起香蕉巴拿馬病的鐮刀菌已經屬於不同的種類,所以氰烯菌酯對小麥赤霉病有效,但是對香蕉巴拿馬病害不一定有效,筆者在實際推廣中曾目睹大量使用氰烯菌酯的地塊巴拿馬病害大肆肆虐。

5石灰、覆膜等其他方式

石灰具有消毒的作用,推薦來使用預防香蕉巴拿馬病害並不是因為石灰具有殺菌作用,而是通過使用石灰調解土壤的酸鹼度(pH值)來抑制病害發生和傳播,因為香蕉巴拿馬病原菌適宜生活在偏酸的環境,pH值5.3左右是比較適宜。而石灰屬鹼性,通過使用石灰從而升高土壤pH值,製造不適宜病原菌的生活環境,進而減少侵染的病原菌。

覆膜主要是通過升溫土壤,高溫中可以讓一些病原菌死亡,最大程度讓土壤環境不適宜病原菌生活,從而減少病原菌存量,使其不能致病或者弱致病。和使用石灰具有異曲同工之處。
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