植物如何發送「警報」？這位在上海工作的外籍科學家取得重大發現

2020-09-03 中國青年報

像人類一樣，植物也需要面對來自周圍的各種威脅，會受到病毒和細菌的攻擊。植物如何感知這些攻擊呢？植物通過細胞膜發現潛在攻擊者，並發出「警報」。這些「警報」會傳遞給進行光合作用的葉綠體，最終到達存儲遺傳物質的細胞核，調節植物抗病基因表達。但迄今為止，這種「警報」如何在細胞內傳遞尚不完全清楚。

解放日報•上觀新聞記者獲悉，2020年8月24日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心上海植物逆境生物學研究中心西班牙籍羅莎•洛薩諾•杜蘭研究團隊在國際知名學術期刊《細胞》上發表論文，揭示了一條連接細胞膜和葉綠體的重要信號傳遞途徑。

細胞膜（綠色）與葉綠體（橙色）相聯繫，圖中背景的亮點代表兩者之間傳遞的信息。藝術設計者：Toyi Matos

【病原體會「劫持」植物細胞傳遞信息的途徑】

葉綠體不僅是植物進行光合作用的細胞器，同時也在調節植物對刺激的響應中起著核心作用。該研究報導了一些植物蛋白與細胞膜相關聯，並在感知病原體存在時，它們會從細胞膜轉移至葉綠體內部，「警告」葉綠體有威脅存在。緊接著，葉綠體通過「逆行信號傳遞」過程，將這些信息傳遞至細胞核，從而調節抗病基因表達，激活植物的防禦反應以對抗入侵者。

植物病原體及其宿主長期處於類似於「軍備競賽」的共同進化中。有趣的是，這項工作還發現，病原體可以「劫持」這種在植物細胞內部傳遞信息的途徑。它們會巧妙地「模仿」上述植物蛋白質的行為，與細胞膜結合，當植物細胞感受到攻擊時，它們也可以移動至葉綠體。一旦進入葉綠體內部，這些病原體蛋白會損害葉綠體與細胞核之間的通訊，從而阻礙植物防禦反應的激活，反過來幫助病原體的生存和繁殖。

真菌、細菌、病毒等多種植物病原體在全球範圍內對農作物生產造成了巨大損失。上述科學發現為設計植物保護策略和開發新的抗病品種提供了新思路。該工作還表明，在沒有病原體存在的情況下，可以增加植物對病原體的防禦能力而不影響其生產力，從而可能達到改善植物健康和不影響植物生長的雙重目的。

【在中國同樣也能做出優秀的工作】

談及為何選擇到中國來研究植物，羅莎說：「中國在植物學科研上有優勢，經費支持到位。這裡的團隊合作很愉快，平時的工作語言主要是英文，溝通上也沒有問題。」她的團隊成員裡，有一半學生來自中國，還有一半來自西班牙、法國、突尼西亞等。

羅莎在西班牙馬拉加大學獲得博士學位，之後在英國諾裡奇的塞恩斯伯裡實驗室做博士後工作，2015年她來到上海植物逆境生物學研究中心，成立了自己的獨立研究組，擔任青年研究組長，並於2017年晉升為正式研究組長。她所帶領的團隊主要研究病毒如何感染植物，之前發現有病毒蛋白轉移到了葉綠體上，她想探究這是不是一個普遍的機制，才有了這一次的科學新發現。

「這是我們中心成立以來，第2篇發在《細胞》的植物研究文章，很不容易，因為《細胞》偏好醫學類、生命科學類文章。這也說明，有才華的外籍科學家，在中國同樣也能做出優秀的工作。」中科院分子植物卓越中心主任、中科院院士韓斌介紹，中心現有8位外籍科學家，來自美國、加拿大、西班牙、希臘、韓國和日本等國家，平均年齡不到40歲。上海不僅有深厚的植物研究土壤，學術交流氛圍濃厚，學生的英語水平也很高，使得他們能很好地開展工作。此外，上海還給予外籍科學家穩定的科研經費和租房補貼，解決了他們的後顧之憂。

來源：上觀新聞

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