Perfect 21-nucleotide matches to beneficial fungi are common in canonical antifungal dsRNA targets: an in-silico off-target hazard screen for spray-induced gene silencing
这项研究表明，用于喷雾诱导基因沉默的经典抗真菌 dsRNA 靶点经常包含与益生真菌完全匹配的 21 个核苷酸序列，这预示着当前监管筛选面板无法检测到的显著脱靶风险。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
长期以来，农民一直依赖自然的微妙平衡来保护农作物。当有害真菌袭击农田时，他们通常会求助于益生真菌——这些微小的盟友能自然地抵御入侵者。近年来，一种新技术应运而生，旨在帮助这些盟友：一种由双链RNA组成的喷雾，这种分子就像一个精确的遗传开关。当喷洒在植物上时，这种分子会进入特定害真菌的细胞，并沉默一个至关重要的基因，从而有效地关闭该生物体的生存能力。这种被称为“喷雾诱导基因沉默”的方法，其前景在于其完美的特异性。由于这种遗传开关只有在分子与害真菌的DNA完全匹配时才会起作用，科学家们曾认为它会对所有其他生命形式（包括有益真菌）完全不产生影响。这一理念成为了将这些喷雾从实验室推向商业化应用的基础。
然而，一项新的研究表明，这种关于完美安全性的假设在对待真菌时可能存在缺陷。德布勒森大学和费萨拉巴德农业大学的研究人员决定针对农民赖以生存的那些有益真菌测试这些喷雾的安全性。他们将重点放在了这些喷雾最常见的目标上：针对破坏性病原体——禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）生存所必需的基因。该病原体会攻击小麦和大麦。研究小组提出了一个简单但至关重要的问题：如果你设计了一种喷雾来使这种坏真菌的某个基因沉默，那么这种喷雾是否也无意中包含了与某种好真菌基因相匹配的遗传序列？
为了寻找答案，科学家们使用了一种基于计算机的筛选方法。他们提取了十二种不同喷雾设计的遗传蓝图，这些设计针对的是诸如构建细胞壁或帮助真菌呼吸等必需基因。随后，他们将这些设计与七种不同有益真菌的遗传蓝图进行了对比。这些有益真菌包括常用的生物防治剂，如木霉属（Trichoderma）和虫黑菌属（Metarhizium），它们被广泛用于保护农作物，以及一种有助于植物吸收养分的土壤真菌。研究人员寻找的是长度恰好为二十一个字母的匹配项，因为这个长度已知足以触发真菌的遗传开关。
结果令人震惊。在十二种喷雾设计中，有十一种包含至少一个与有益真菌基因完全匹配的序列。在某些情况下，这种匹配非常频繁。其中一种针对坏真菌中特定结构蛋白的设计，包含了与有益真菌基因的580个完美匹配。这些匹配并非随机错误；它们的出现是因为坏真菌与好真菌在生命之树上是近亲。它们拥有相同的必需基因，且由于这些基因在数百万年间几乎没有发生变化，它们的遗传序列极其相似。研究发现，喷雾设计最容易无意中触发那些与害真ک菌亲缘关系最近的有益真菌的遗传开关。
研究人员还调查了通过改变喷雾设计的基因位置是否可以解决这个问题。对于某些目标基因，他们发现可以选择基因的一个部分，使其在有益真菌中没有匹配项。其中一个特定的基因——CYP51C，被发现是完全安全的，没有任何匹配项。然而，对于其他基因，例如前面提到的编码结构蛋白的基因，该基因的每一个可能部分都包含危险的匹配。这意味着对于某些目标，目前不可能设计出一种不会误伤这些有益盟友的喷雾。
需要注意的是，这项研究识别的是一种潜在危害，而非确定的灾难。发现匹配的遗传序列就像发现一把能打开锁的钥匙；这并不意味着钥匙已经被转动，或者门已经被打开。这种喷雾是否会在真实的农田中伤害有益真菌，取决于许多其他因素，例如真菌能否吸收喷雾、喷雾在土壤中能存活多久，以及真菌是否具有响应它的内部机制。该研究并未测试这些现实世界的条件。然而，这些发现凸显了当前安全性测试中的一个重大缺口。目前，监管指南在对这些喷雾进行安全性检查时，并未将有益真菌纳入其中，这意味着这些潜在的匹配项被忽视了。
研究结论指出，虽然这项技术具有巨大的潜力，但认为它对所有真菌都自动安全的假设是不正确的。作物害真菌与有益真菌之间的密切关系意味着，一种旨在杀死其中之一的喷雾，很容易携带能够使另一个也发生沉默的遗传指令。研究人员建议，在这些喷雾被批准广泛使用之前，必须针对农民所依赖的有益真菌进行遗传蓝图筛选。通过这样做，科学家可以重新设计喷雾以避免这些意外匹配，从而确保这些用于保护农作物的工具不会在无意中伤害维持土壤健康的自然盟友。
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