當(dāng)植物受到病原體攻擊 細(xì)胞膜到細(xì)胞核會(huì)一路拉“警報(bào)”
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科技日?qǐng)?bào)訊 (王筱驕 記者王春)像人類一樣，植物也需要面對(duì)來(lái)自周?chē)母鞣N威脅，會(huì)受到病毒和細(xì)菌的攻擊。在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，植物已形成一系列復(fù)雜且巧妙的機(jī)制來(lái)感知來(lái)自病原體的威脅，并產(chǎn)生相應(yīng)的防御反應(yīng)，從而阻止或消除病原體的入侵。
那么，植物是如何感知這些攻擊呢？研究人員發(fā)現(xiàn)，植物能夠通過(guò)細(xì)胞膜發(fā)現(xiàn)潛在攻擊者，并發(fā)出“警報(bào)”。這些“警報(bào)”會(huì)傳遞給進(jìn)行光合作用的葉綠體，最終到達(dá)存儲(chǔ)遺傳物質(zhì)的細(xì)胞核，調(diào)節(jié)植物抗病基因表達(dá)。
近日，記者從中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心上海植物逆境生物學(xué)研究中心獲悉，該中心西班牙籍專家羅莎·洛薩諾·杜蘭研究團(tuán)隊(duì)8月24日在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表了一項(xiàng)研究，揭示了一條連接細(xì)胞膜和葉綠體的重要信號(hào)傳遞途徑。
據(jù)介紹，植物細(xì)胞表面的細(xì)胞膜能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)部與外部環(huán)境相隔離，而細(xì)胞膜外側(cè)是潛在病原體接觸的場(chǎng)所。植物首先通過(guò)細(xì)胞膜感知特定分子發(fā)現(xiàn)病原體的存在，并發(fā)出“警報(bào)”信號(hào)，這些“警報(bào)”信號(hào)再傳遞到細(xì)胞內(nèi)部，到達(dá)包括葉綠體在內(nèi)的不同細(xì)胞區(qū)室，“警告”葉綠體威脅的存在，緊接著，葉綠體通過(guò)“逆行信號(hào)傳遞”過(guò)程將這些信息傳遞至細(xì)胞核，從而調(diào)節(jié)植物抗病基因表達(dá)，激活防御以對(duì)抗入侵者。
在此基礎(chǔ)上，該研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，植物病原體及其宿主植物長(zhǎng)期處于類似“軍備競(jìng)賽”的共同進(jìn)化中，病原體可以“劫持”這種在植物細(xì)胞內(nèi)部傳遞信息的途徑。一些來(lái)自植物病毒和病原細(xì)菌的蛋白質(zhì)可以與細(xì)胞膜結(jié)合并進(jìn)入葉綠體內(nèi)部，然后這些病原體蛋白會(huì)破壞葉綠體與細(xì)胞核之間的通訊，從而阻礙植物防御反應(yīng)的激活，反過(guò)來(lái)幫助病原體生存和繁殖。
目前，研究發(fā)現(xiàn)不同的病原體均進(jìn)化出了相似的策略來(lái)利用植物的這種信號(hào)傳遞過(guò)程，證明了這條連接細(xì)胞膜和葉綠體的信號(hào)傳遞途徑在植物與微生物相互作用中起著核心作用。
該研究團(tuán)隊(duì)表示，后續(xù)還將繼續(xù)探索“信息”在細(xì)胞內(nèi)傳遞的過(guò)程，以期在沒(méi)有病原體存在的情況下，通過(guò)提高植物對(duì)病原體的防御能力，達(dá)到改善植物健康狀況和不影響植物生長(zhǎng)的雙重目的。