2020年10月17日訊/
生物谷BIOON/---植物之所以能夠無限地生長，是因為它們含有由植物
幹細胞組成的分生組織（meristem），這些植物
幹細胞具有獨特的能力，能夠將自己轉化為構成植物的各種特定細胞，並在適當的時候分裂，並根據需要產生任何類型的新細胞。分生組織存在於所有植物的頂端，使得它們能夠長出新的莖或新的根。在樹木中，分生組織也存在於樹幹中，能增加樹幹的周長。
自20世紀50年代以來，人們就知道，位於植物頂端的分生組織，即莖尖分生組織（shoot apical meristem, SAM），具有非凡的能力：即使植物的其他部分被病毒徹底感染，它們也能在產生特定的子細胞時保持無病毒狀態。這種情況不僅僅是對一種或甚至幾種病毒，而是對各種各樣的病毒都是如此。
此後，科學家和農民們利用植物的這個最重要部分的抗病毒能力，從受感染的供者植物中培育出新的植物，但不會把病毒傳給所培育出的植物。他們只需剪下植物頂端的一小部分，在試管或培養皿中培養一段時間，然後重複幾次，這種剪下來的植物部分通常生長出無病原體的植物。
擬南芥，圖片來自Wikipedia。
在一項新的研究中，來自中國科學技術大學、廣州大學、四川大學和德國海德堡大學的研究人員對這種不可思議的能力提出了新的見解。相關研究結果發表在2020年10月9日的Science期刊上，論文標題為「WUSCHEL triggers innate antiviral immunity in plant stem cells」。論文通訊作者為中國科學技術大學的Zhaoxia Tian和Zhong Zhao。
這些研究人員將黃瓜花葉病毒（cucumber mosaic virus, CMV）接種到阿拉伯芥（thale cress）植物上，並觀察發生了什麼。
當黃瓜花葉病毒向SAM擴散時，他們注意到這種病毒在到達一個表達WUSCHEL的區域（下稱WUSCHEL表達區域）之前就停止了。通過仔細觀察調節蛋白WUSCHEL在這個區域的分布，他們發現這種病毒在接種後試圖站穩腳跟的地方出現了更多的WUSCHEL。作為一種極其重要的蛋白，WUSCHEL在植物胚胎發育的早期階段，在決定
幹細胞命運的過程中起著關鍵的調節作用，同時也負責監督SAM，使得它們維持在未分化的狀態，並確定它們會產生什麼樣的子細胞。
他們隨後將黃瓜花葉病毒直接接種到阿拉伯芥的
幹細胞中及其正下方，發現這種病毒只在後一個區域傳播。Zhao說，「一種稱為地塞米松（dexamethasone）的化學物可以誘導我們測試的植物產生WUSCHEL蛋白。因此，接下來，我們給阿拉伯芥接種更多的黃瓜花葉病毒，然後對其中的一些植物進行地塞米松處理，還有一些植物未接受這種處理。」在未接受地塞米松處理的阿拉伯芥植物中，大約89%的植物感染了這種病毒，但在接受地塞米松處理的阿拉伯芥植物中，90%的植物並未受到這種病毒入侵。
WUSCHEL是如何戰勝這種病毒的呢？這些研究人員發現，WUSCHEL蛋白的作用是抑制黃瓜花葉病毒蛋白的產生。
病毒不能自己製造蛋白，而是劫持有機體的蛋白裝配線來產生它們自己的病毒拷貝。對調節SAM有很大作用的WUSCHEL蛋白實質上已經凍結了所有的蛋白產生---無論是植物自己的蛋白產生還是被這種病毒劫持時的蛋白產生--從而阻止了這種病毒的複製。
Zhao說，與阿拉伯芥中直接產生WUSCHEL蛋白的基因相似的基因在植物王國中非常普遍，因此這些研究人員對「這種策略是否可以應用於育種以在未來獲得廣譜抗病毒作物品種」很感興趣。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：1.Haijun Wu et al. WUSCHEL triggers innate antiviral immunity in plant stem cells. Science, 2020, doi:10.1126/science.abb7360.