当欧洲研究人员最近宣布一种新技术，可能会用自然的“疫苗”为作物用自然的“疫苗”，这听起来太好了。太好了，部分原因是农业复杂，而且在实验室中声音辉煌的新技术往往无法在现场提供。而且太好，因为农业的“绿色革命”对肥料，杀菌剂，除草剂和其他农业企业的信仰已经很大程度上不可动摇，无论对公共卫生还是环境的影响。
然而，新兴的技术 - 包括植物疫苗，基因编辑（与基因工程不同），以及植物微生物伙伴关系的操纵 - 坚持诱人的承诺，可以在可能更可持续地耕种，同时促进产量。事实上，这次没什么选择，而是为了提供这一承诺，因为需要在本世纪晚些时候喂养100亿人并这样做在有限的土地面积上尽管有不可预测的气候变化。
疫苗保护来自病原体的植物的想法已经在农业综合症中踢了几十年，没有太大的结果。但近年来，随着研究表明，可以调整自然遗传信使来靶向特定的作物病原体，它已经更接近现实。双链RNA（或dsRNA）是植物和许多其他生物中免疫系统的关键活化剂。目前的研究系列使用基因工程来改变这种自然防御系统 - 例如，在一种新的棉花品种中，靶向植物吸吮昆虫已成为中国的害虫。
由基因编辑产生的生物体含有任何无法在理论上都无法从自然育种产生的内容。
然而，基因工程有面临的技术和监管限制降低了迅速对新兴病原体进行响应的能力，并且与公众也可以不受欢迎，特别是在粮食作物中。一种学习上个月发布植物生物技术杂志相反，提出一种从作物中服用病原体的方法，在实验室中序列，并用特别靶向该病原体的长核苷酸序列快速产生DSRNA。然后，细菌发酵室可以快速产生足够的靶向dsRNA以喷洒在作物上。曼弗雷德·海因莱因（Manfred Heinlein）是法国国家科学研究中心的植物分子生物学家，估计该过程可以从鉴定新病原体到六个月或更短时间内的靶向喷雾的商业应用。
与化学农药相比，海因莱因和他的共同作者写入“，DSRNA试剂是生物相容性和可生物降解的化合物，其是自然界的一部分，并且在内部和外部生物体以及食物中发生。”因为靶向DSRNA与病原体中的长核苷酸序列匹配，所以即使在病原体突变中的该序列的部分，它仍然仍然有效。因此，不太可能面对通常使化学处理无效的进化抗性。
与用双链RNA“疫苗”治疗的植物（右）相比，植物（左）在荧光标记中可见，该植物在荧光标记中可见，该植物（右）激活其免疫系统。海因莱因等。2018年，植物生物技术杂志
海因莱因增加了一些警告：这不是技术上是疫苗。而不是以疫苗引起持续的免疫力，它仅适用于病原体存在，并且甚至只有10或20天，DSRNA将DSRNA达到生物降解。该研究还需要从实验室的成功测试进展，以防止烟草镶嵌病毒，以防止其他常见作物病原体的测试。这包括学习DSRNA是否对植物施加意外应力或产生非目标效应 - 例如，对抗有益昆虫。然而，如果那些测试进展顺利，Heinlein推测，该技术可以在某些应用中替换化学农药，只需五年即可。
CRISPR基因编辑技术，科学杂志2015年的突破，已经开始在该领域进行改变的作物，介绍的步伐可能会加速。它是一个更卑鄙的遗传工程替代品，它面临着监管限制和“弗兰肯费”的声誉，因为它将一个物种的基因引入另一个物种。基因编辑，相比，不是转基因的。相反，使用称为CRISPR / CAS9的技术，科学家们精确地且廉价地纳入生物体的基因组的分钟遗传序列，或者从相同物种的另一种单独的单独添加序列。这些生物体含有无法在理论上没有自然育种导致的，而且他们到目前为止没有进入市场而没有监管延误。
基因编辑的大部分吸引力与让植物进行目前由杀虫剂和其他昂贵的投入做的工作的潜力有关。例如，小麦通常需要重量使用杀菌剂对粉末状霉菌。但中国的研究人员已经开发了对疾病的基因编辑的品种。基因编辑技术足够便宜，这也可能有助于开发无法承受的地区，或者以其他方式缺乏访问，商业杀虫剂，以及遗传工程现在是其他可能的方式解决了可以破坏稻米，玉米，木薯和其他主食作物。
然而，它可能是一个更现实的目的指标，即2015年在美国领域种植的第一个可商购的基因编辑的作物是用于除草剂抗性的油菜。It’s a reminder that past improvements in agricultural technology have at times served only to bind farmers even more inextricably to chemical inputs — for instance, with the 15-fold increase in use of the herbicide glyphosate brought on by the introduction of genetically-engineered Roundup-ready crops in the mid-1990s.
科学家们已经开发出一种基因编辑的小麦品种耐粉状霉菌，由真菌引起Blumeria Graminis.。Thomas Lumpkin /cimmyt
“这是对可持续农业的好奇愿景......认为克服了农用化学品的抵抗力，”评论伯克利环境政策研究员的加州大学Maywa Montenegro。“当世界卫生组织发现化学品成为”可能“的致癌物质时，我们真的应该让农民在他们的田地中喷洒更多的草甘膦，并且当它与顽固的君主杀死群有关？”
从农业综合巨头（和草甘膦制造商）Monsanto的3月份，这个问题的一个答案。据此致力于1亿美元，发现一个名为成对聚焦的初创公司，根据路透社报告，在使用基因编辑“以改变商品作物，包括玉米，大豆，小麦，棉花和油菜，专门为孟山都亚。”
新的基因组工具是第一次允许详细分析植物周围的微生物社区 - 人类微生物组的农业对应。这使得这些互联网微生物的研究是学术和商业研究的热门话题，潜力替代生物农业和生物元化器的农业化学投入。研究人员已经吹捧了微生物，可以帮助各种作物从环境中提取磷，氮和其他营养素;生存干旱，土壤盐度，热，冷，其他形式的压力;抵抗害虫和疾病;以及改善光合作用，以及其他事情。但这些有希望的结果往往证明了该领域的令人失望，其中数百种微生物物种可以相互互动，并且在科学家们只开始理解的途径。
植物微生物伙伴关系的典型例子当然是花生，鹰嘴豆和其他豆类的氮固定。这些植物在根系上的结节中喂养了专门的细菌。细菌反过来从空气中拉氮，然后将其转化为植物的食物。这种合作伙伴关系似乎它应该容易操纵，而农民在种植时间几十年过度花费额外的现金，通过接种大豆和其他种子以额外剂量的这些有益细菌来提高氮气固定过程。
“我们想知道我们是否可以培育一种植物，基本上控制真菌饲料的营养素方式，”一个科学家说。
“明尼苏达大学的农业生态学家福特丹尼斯·福特丹尼斯说：”这是第一次工作。“但是，在这之后，由于科学家们不完全理解，土壤占据了效率较低的细菌的人口。它们要求更多地从容纳它们的工厂的支持，并供应较少的氮气回报。农民矛盾的最终将氮肥添加到由演进设计的植物，以便自己提供氮。
但对农业微生物组的研究真的刚刚开始，它将不可避免地发展更复杂的方法来将微生物放在可持续农业的原因中。例如，在2003年，Toby Kiers，然后是丹尼森实验室的博士后学生发现，氮素固定植物具有检测和脱落效率低下的细菌。她现在正在从阿姆斯特丹的自由大学工作，开发植物，以对微生物合作伙伴进行更细致的控制。
“我们想知道，”Kiers说，“如果我们能够培育一种植物，基本上控制营养物的真菌饲料的方式。如果植物缺乏营养素，我们可以对齐它，以便它使用真菌来获得它需要的东西吗？“她研究的真菌已经完全依赖于宿主植物，所以“我们认为我们可以调整合作伙伴关系，以确保工厂更加控制。”最终目标是植物微生物伙伴关系，可以基本上是农场本身，所以“无论你在哪里都放在哪里，或者条件是什么，伙伴关系都能够最大限度地吸收。”
截至目前，农业的所有关注都已经走到了作物的上面地面，以及农药，除草剂，肥料和其他投入农民可以添加，使植物生长更快。“现在，”Kiers说：“我认为人们会意识到真正的革命将发生在地下。”
