就像人類和其他動物一樣，植物也具有激素。植物激素的作用之一是感知（包括昆蟲的襲擊、乾旱、高溫或寒冷環境等），然後向植物的其餘部分發出信號進行響應。
由Salk研究所研究人員領導的多中心研究小組研究了有關植物如何響應茉莉酸或茉莉酮酸酯的新細節。研究結果於2020年3月13日發表在《Nature Plants》上，揭示了一個複雜的通信網絡。這些知識可以幫助研究人員，例如Salk的「利用植物計劃」的成員，開發出更堅硬、更能夠抵禦攻擊的作物，尤其是在氣候變化迅速的時代。
通訊作者，霍華德·休斯醫學研究所研究員霍夫·休斯（Joseph Ecker）教授說：「這項研究為我們提供了茉莉酸這種激素在許多不同水平上的作用的非常詳盡的描述。它使我們能夠了解如何處理環境信息和發展信息，以及如何確保適當的增長和發展。」
研究中使用的植物是擬南芥，是芥菜科的一種小型開花植物。由於其基因組已得到很好的表徵，因此該植物是一種流行的模型系統。科學家們可以將在擬南芥中學到的知識應用到其他植物中，包括為食物而種植的植物。茉莉酸不僅存在於擬南芥中，而是遍及整個植物界。
共同第一作者，埃克實驗室的研究員馬克·贊德說：「茉莉酸對於植物對真菌和昆蟲的防禦反應特別重要。我們想精確地理解植物感知茉莉酸後會發生什麼。哪些基因被激活和失活，哪些蛋白質被產生，哪些因素控制著這些精心策劃的細胞過程？」
研究人員從培養皿中生長的植物種子開始。他們將種子在黑暗中放置了三天，以模仿種子仍處於地下的生命頭幾天。「我們知道這個成長階段非常重要，」第一作者兼通訊作者馬修·萊西（Mathew Lewsey）說，她是澳大利亞墨爾本拉籌伯大學的副教授，此前曾在埃克實驗室工作。在土壤中的前幾天對於幼苗來說是充滿挑戰的時期，因為它們面臨著昆蟲和真菌的攻擊。「如果種子不發芽並成功地從土壤中萌發，那麼也就沒有植物了」 Lewsey補充說。
三天後，將植物暴露於茉莉酸。然後，研究人員從植物細胞中提取了DNA和蛋白質，並採用了針對其目的蛋白質的特異性抗體來捕獲這些調節子的確切基因組位置。通過使用各種計算方法，該團隊隨後能夠鑑定對於植物對茉莉酸的反應以及與其他植物激素途徑的細胞交叉通訊至關重要的基因。
在整個系統中重要性最高的兩個基因是MYC2和MYC3。這些基因編碼的蛋白質是轉錄因子，這意味著它們可以調控許多其他基因或本例中成千上萬其他基因的活性。
「過去，MYC基因和其他轉錄因子以非常線性的方式進行研究，」 Lewsey解釋說。「科學家們研究了一個基因與下一個基因以及下一個基因的連接方式，依此類推。這種方法本質上很慢，因為存在很多基因和很多連接。我們在這裡所做的是創建一個我們可以同時分析許多基因的框架。」
Zander說：「通過破譯所有這些基因網絡和子網絡，它可以幫助我們了解整個系統的體系結構。我們現在非常全面地了解了植物在防禦反應中打開和關閉哪些基因。藉助CRISPR基因編輯的可用性，這些種類的細節對於育種能夠更好地抵禦有害生物攻擊的作物非常有用。 」
這項工作的另一個值得注意的方面是，該研究的所有數據已在Salk的網站上提供。研究人員可以在該網站上搜索有關他們研究的基因的更多信息，並找到針對它們的方法。
發表論文標題為《Integrated multi-omics framework of the plant response to jasmonic acid》。