防禦有「道」研究發現植物抗病信號傳遞途徑

2020-09-03 光明網

中科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外籍研究員羅莎 ·洛薩諾—杜蘭研究團隊發現了一條連接細胞膜和葉綠體的重要信號傳遞途徑，該途徑在植物感受到病原體威脅後能激活植物的抗病反應。相關成果8月24日在線發表於《細胞》。

植物是地球上幾乎所有生命的基礎，植物和人類一樣，也會面臨周圍環境的各種威脅，同樣經歷「生老病死」。為了保護自己，植物建立了一系列複雜而巧妙的機制感知、防禦外界植物病原體的「侵犯」。而科學家的這一發現揭示了植物在這個機制中用來傳遞「敵情」的要道。

對信號的識別和響應發生在植物細胞層面，植物細胞表面有一層細胞膜將細胞內部與外部環境相隔離，細胞膜外側是潛在病原體接觸的重要場所。因而，植物需要通過細胞膜感知特定的分子，以了解潛在「攻擊者」的存在，並發出警報。

研究人員這樣描述這一過程：一些植物蛋白先與細胞膜相關聯，並在感知病原體存在時，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，激活防禦以對抗入侵者。

研究還發現，病原體會破壞這種在植物細胞內部傳遞信息的途徑。一些來自植物病毒和病原細菌的蛋白質會「模仿」植物蛋白質的行為。它們與細胞膜結合，當植物細胞感受到攻擊時，其可移動至葉綠體。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信，從而阻礙植物防禦反應的激活，幫助病原體生存和繁殖。

專家認為，這個途徑是植物細胞將「危險信號」從外界傳遞到葉綠體的策略之一，能快速、及時、準確地整合信號並產生適當的下遊響應。而不同類別的病原體「借道」抑制植物防禦，有力證明了這條連接細胞膜和葉綠體的信號傳遞途徑在植物與微生物相互作用中發揮著核心作用。（何靜）

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