入侵物种的生物防治 MALDI-TOF MS将扮演何种角色？

英国国际农业与生物科学研究中心(CABI)最近进行了一项研究，基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）法对种子进行检测，成功地鉴别了英国凤仙花的4个区域性生物型。该方法有望通过生物防治剂与易感区域生物型的匹配，利用入侵植物的天敌提高杂草生物防治的效率和效果。

凤仙花，图片来源于Pixabay

凤仙花原产于喜马拉雅山麓，俗称喜马拉雅香脂，1839年作为园林观赏植物引入英国皇家植物园林，并广泛蔓延到整个英国，成为该国最普遍的入侵物种之一。凤仙花可减少生物多样性，对整个生态系统产生负面影响。

CABI于2006年启动了针对凤仙花的生物控制计划，发现一种被鉴定为Puccinia komarovi var.glanduliferae的锈菌是凤仙花的天敌，可作为生物防治剂使用。之后的研究还发现，不同凤仙花的区域生物型对锈菌p.komarovi var.glanduliferae的敏感性不同，一些区域生物型完全敏感，而另一些区域生物型则具有抗性。

CABI本次进行的研究，目标是提供实用、可靠、快速和廉价的方法来描述植物生物类型之间的差异，这些差异通常可用于植物科学，特别是优化特定生物控制剂和易感植物生物类型之间的匹配。从大量可用的分析技术中，研究人员选择了MALDI-TOF MS，因为该技术能够区分物种和物种内的区域生物类型，并且具有检测速度快、成本低的优点。

与传统的MALDI-TOF MS不同，融智生物新一代宽谱定量飞行时间质谱QuanTOF，通过对传统MALDI-TOF MS光、机、电、软等全方位的重新设计与研发，不但具备传统MALDI-TOF MS所拥有的所有能力，同时在定量、大分子检测、宽谱分析以及质谱成像等方面都有质的提升。新一代宽谱定量飞行时间质谱QuanTOF分析平台为MALDI-TOF MS拓展了更广阔的应用领域，是满足临床定量分析需求的MALDI-TOF MS产品。

在之前的研究中，研究人员开发了一种高度简化且廉价的样品制备方法，对细菌、真菌、昆虫和植物具有广泛的适用性。在接近饱和的MALDI基质下，将样本浸渍在含三氟乙酸（TFA）的乙腈水溶液中溶解植物细胞，以选择性地提取酸溶性蛋白质。将所得酸溶性蛋白质直接点到MALDI-TOF MS样品板上，干燥后进行分析。使用上述方法，研究人员通过叶片样本区分了紧密相关的凤仙花物种的区域生物类型。

在本研究中，研究人员开发了补充的MALDI-TOF MS样品制备方法，该方法适用于种子材料的分析。采用主成分分析，结合参考样品质谱和测试样品质谱之间的盲测比较，根据前述的方法产生的酸溶性种子蛋白谱，区分来自英国的四种区域生物型的凤仙花，它们对生物控制剂凤仙花锈病的敏感性不同。与叶片材料相比，该方法更稳定，更少依赖于样品材料的生长阶段。

通过实验，研究人员获得了富含峰且高度可重复的光谱，在2017年收集的参考种子与测试种子的12次盲测中，达到100％的识别准确度；在2016年收集的试验种子与2017年收集的参考种子的12次盲测中，识别准确率为92%。

研究结果表明，种子材料的MALDI-TOF MS分析能够区分凤仙花的区域生物型。因此，MALDI-TOF MS有可能通过生物防治剂与易感区域生物型的匹配，利用外来入侵植物的共进化天敌提高杂草生物防治的效率和效果。