病原体攻击像黑客这样的植物所以我的实验室会考虑像网络安全这样的作物保护

植物喂养我们。没有它们，我们就会消失。通过选择性繁殖进行了数千年的基因改造，人类开发出了让我们活着的作物。我们有大粒谷物，丰满的水果和营养丰富的无毒蔬菜。这些形式永远不会在自然界中找到，而是由人们培育出来让我们保持健康和快乐。

不幸的是，微生物发现我们生产的美味食物和我们一样美味。这些植物病原体引起的疾病改变了世界历史，至今仍影响着我们。

这些病原体是植物黑客。就像电脑黑客一样，他们是专门的潜入者，擅长隐身和破坏。方法也是相同的：关闭防御并访问目标的资源。一旦它们进入，植物病原体就会尽其所能并繁殖繁殖。计算机黑客渴望财富或信息，但植物黑客正在追求我们的食物。全球高达25%的作物在进入市场之前就已经因疾病而丧失。

Oomycetes对攻击

最臭名昭着，最狡猾的植物黑客是卵菌。19世纪40年代的爱尔兰马铃薯饥荒是由用于“植物驱逐舰”的希腊语oomcetePhytophthora引起的。这场生物灾难导致数百万人移民到美国，并永远改变了这两个国家。即使在今天，卵菌和其他植物病原体仍然是全球粮食安全的障碍，导致营养不良并每年造成数十亿美元的损失。

卵菌是进化的奇怪产物。它们看起来和行为像真菌;因此他们的希腊名字叫“egg-fungus”。直到基因测序出现，研究人员才正确地将卵菌鉴定为藻类的亲缘关系，而不是真菌。卵菌以单个微观孢子开始，渗透植物叶子或根未被发现。进入后，它们与宿主植物的细胞建立了不正常的联系。黑客可以获得访问权限并可以随心所欲地解决任何问题 - 从关闭工厂的安全系统到打破植物营养素的存储。

进化已经为卵菌提供了毒素和蛋白质的集合，这些毒素和蛋白质会聚在植物免疫系统的集线器上以使其失效。如果植物识别出特定于卵菌的化学物质或黑客的毒素，它们可以抵御这些攻击。但是检测很困难并且稍纵即逝。卵菌黑客拥有为进化而建立的基因组。代谢和生长的核心基因突变并以正常速度变化。然而，毒素的基因和控制感染的基因定位为在一代之后重新排列，组合或关闭。这些新形式发展得如此之快，以至于它们阻碍了缓慢变化的植物免疫系统。这个“双速基因组“这意味着卵菌总是在植物免疫检测上占有一席之地。当农民逐年使用基因相同的作物时，卵菌不需要很长时间就可以围绕植物的防御进行。

那么研究人员和种植者如何阻止植物黑客并帮助作物呢?尽管存在成本和缺点，但农药一直是控制植物病害的重要工具。

农民尝试使用最低有效量的杀菌剂，这有助于降低卵菌产生抗药性的机会。例如，格鲁吉亚的葫芦科霜霉病预报服务将疾病报告与天气预报相结合，以预测疾病传播的可能途径。这允许种植者通过坚持高风险期来最小化喷雾。

但是，在武器库中使用其他武器以对抗这些植物黑客会更好。

摆脱可利用的漏洞

在我在弗吉尼亚理工大学研究的McDowell实验室，我们寻找新的方法来对抗卵菌病。

计算机黑客依赖利用代码中的漏洞来访问系统并获取他们想要的东西。Oomycetes以同样的方式工作，使用他们的主人来实现他们的目的。例如，植物病害激活天然植物泵以供其自身生长的糖。一些卵菌已失去产生关键营养素的能力，这意味着它们依靠植物寄主来为它们做这些。如果没有植物寄主的易感性，病原体会在植物生病前饿死。

我和我的同事在模式植物拟南芥(Arabidopsis)中研究卵菌病，更常见的是拟南芥(thale cress)。这种杂草只在实验室中种植，但是，像人类的实验室老鼠一样，提供了一种工具来了解我们的田地，果园和花园中发生的事情。

我们专注于植物和病原体之间的关系，寻找其他方式oomcetes利用他们的宿主。如果我们能够确定病原体引起疾病所需的植物细胞机制的机制，我们就可以培育或改造植物来改变，关闭或消除这些脆弱性。

我们测试经遗传操作的植物，以关闭与养分吸收，运输，储存和调节相关的个体基因。我们感染这些经过修饰的植物并寻找比它们的正常亲属更耐药的任何植物。

通常，基因的去除对植物是有害的，并且疾病也会受到损害。但偶尔我们会发现一种试验植物，尽管它的基因不活跃，但确实很好 - 并且对这种疾病不太敏感。这些植物可能缺乏病原体生存和生长所需的关键成分。寻找那些易感基因并关闭植物防御中可利用的漏洞是我的目标。

展望未来，研究可以减少植物病害的影响。像计算机一样，没有植物防御系统是完美的。但是，如果漏洞可以被关闭，黑客将有更艰难的时间访问他们所追求的东西。育种和基因工程都提供了填补那些受植物黑客影响最严重的蔬菜作物中可能存在的漏洞的途径。

即使地球上的每个人都有足够的食物，人口不断增长，对肉类的需求增加，以及对更多新鲜农产品的需求，也需要增加更多的食物。这可以来自更多的农田或更有效的农场。采用有限农药使用的策略以及对病原体黑客更具弹性的植物可以使我们的农场更富有成效。