向葡萄百年宿敌——白粉霉的新一轮挑战

200多年来，白粉霉（Powdery mildew或oïdium）一直是葡萄种植农非常头疼的问题。白粉霉是一种真菌，会让葡萄的叶子上出现白粉色的斑点，影响叶子的光合作用，导致葡萄藤生长不佳和葡萄果粒不能正常成熟。为了预防白粉霉病，种植农需要给葡萄喷洒杀虫剂或者硫酸铜溶液。

受到白粉霉感染的葡萄叶

现在，密苏里大学（University of Missouri）的科学家已经把赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄中的一种基因隔离开来，这种基因会使得赤霞珠容易感染白粉霉。把这种特别的基因隔离之后，就可以提高赤霞珠抵抗白粉霉的能力，从而减少葡萄园的化学杀虫剂的使用量。科学家们在进行这一项研究时，有一个神秘的“助手”：青蛙卵。

赤霞珠和很多酿酒葡萄（Vitis vinifera）一样，都容易受到白粉霉的感染，尤其是在潮湿的环境中。不过，也有一些美国本土葡萄品种，比如诺顿（Norton）葡萄，就对白粉霉具有免疫能力，不易受到这种真菌的感染。那么，为什么有那么多酿酒葡萄品种都对白粉霉没有抵抗能力呢？密苏里大学植物科学分部的教授华特·加斯曼（Walter Gassmann）是本次研究的负责人，他怀疑，一种叫做“NPF”（nitrate and peptide transporter family，即硝酸盐和缩氨酸转运体基因）的基因可能会影响葡萄的白粉霉抵抗能力。

加斯曼教授说，“硝酸盐转运体是一种可以可以让硝酸盐分子通过的膜。”硝酸盐转运体就像是细胞的一道门，只允许硝酸盐分子通过。植物内部产生的硝酸盐越多，它就可以支持越多的感染性病原体，比如白粉霉。

受到白粉霉感染的葡萄

那么，在研究中，青蛙卵到底有什么作用呢？要单独观察一株葡萄藤的一种蛋白是非常困难的，因为这些蛋白总是与很多物质混合在一起。这个时候，卵母细胞，即未受精的青蛙卵，正好可以派上用场，作为基因培养皿来使用。。

加斯曼教授把包含硝酸盐转运体蛋白的DNA链注射到未受精的青蛙卵中。他解释，“青蛙的卵母细胞可以提供我们所需要的蛋白质来进行研究。”卵母细胞可以给研究者提供一个清晰的平台来研究硝酸盐转运体蛋白，不用担心会受到葡萄藤其他物质的影响。通过观察硝酸盐转运体蛋白在青蛙卵中的表现，研究团队就可以理解它在葡萄藤中的表现。

研究结果显示，带有葡萄藤硝酸盐转运体蛋白基因的青蛙卵可以吸收更多的硝酸盐；对硝酸盐具有明显的特异性。而由于赤霞珠包含硝酸盐和缩氨酸转运体基因，白粉霉就可以感染它的细胞，让它为自己提供营养物质。

加斯曼教授认为，他们的研究可以给如何预防白粉霉提供清晰的思路。“通过繁殖或者基因重组，我们将可以获得抗病能力更佳的葡萄品种。”在这种情况下，要改变酿酒葡萄品种的基因，就跟把一种单独的基因注入到葡萄中一样简单，而葡萄的质量可以保持不变。白粉霉遗传抗性的优势是显而易见的：葡萄园里可以使用更少的杀虫剂/硫酸铜溶液。