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植物是如何发送“警报”的

2020年08月25日 09:22   来源:解放日报   

  本报记者 黄海华

  像人类一样,植物也需要面对来自周围的各种威胁,会受到病毒和细菌的攻击。植物如何感知这些攻击呢?植物通过细胞膜发现潜在攻击者,并发出“警报”。这些“警报”会传递给进行光合作用的叶绿体,最终到达存储遗传物质的细胞核,调节植物抗病基因表达。但迄今为止,这种“警报”如何在细胞内传递尚不完全清楚。

  昨天,中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心西班牙籍罗莎·洛萨诺·杜兰研究团队在国际知名学术期刊《细胞》上发表论文,揭示了一条连接细胞膜和叶绿体的重要信号传递途径。

  病原体会“劫持”信息传递途径

  叶绿体不仅是植物进行光合作用的细胞器,同时也在调节植物对刺激的响应中起着核心作用。该研究报道了一些植物蛋白与细胞膜相关联,并在感知病原体存在时,它们会从细胞膜转移至叶绿体内部,“警告”叶绿体有威胁存在。紧接着,叶绿体通过“逆行信号传递”过程,将这些信息传递至细胞核,从而调节抗病基因表达,激活植物的防御反应以对抗入侵者。

  植物病原体及其宿主长期处于类似于“军备竞赛”的共同进化中。有趣的是,这项工作还发现,病原体可以“劫持”这种在植物细胞内部传递信息的途径。它们会巧妙地“模仿”上述植物蛋白质的行为,与细胞膜结合,当植物细胞感受到攻击时,它们也可以移动至叶绿体。一旦进入叶绿体内部,这些病原体蛋白会损害叶绿体与细胞核之间的通讯,从而阻碍植物防御反应的激活,反过来帮助病原体的生存和繁殖。

  真菌、细菌、病毒等多种植物病原体在全球范围内对农作物生产造成巨大损失。上述科学发现为设计植物保护策略和开发新的抗病品种提供了新思路。该工作还表明,在没有病原体存在的情况下,可以增加植物对病原体的防御能力而不影响其生产力,从而可能达到改善植物健康和不影响植物生长的双重目的。

  在中国同样能做出优秀的研究

  谈及为何选择到中国来研究植物,罗莎说:“中国在植物学科研上有优势,经费支持到位。这里的团队合作很愉快,平时的工作语言主要是英语,沟通上也没有问题。”她的团队成员里,有一半学生来自中国,还有一半来自西班牙、法国、突尼斯等。

  罗莎在西班牙马拉加大学获得博士学位,之后在英国诺里奇的塞恩斯伯里实验室做博士后工作,2015年她来到上海植物逆境生物学研究中心,成立了自己的独立研究组,担任青年研究组长,并于2017年晋升研究组长。她所带领的团队主要研究病毒如何感染植物,之前发现有病毒蛋白转移到了叶绿体上,她想探究这是不是一个普遍的机制,才有了这一次的科学新发现。

  “这是我们中心成立以来,第2篇发在《细胞》的植物研究文章。这说明,有才华的外籍科学家在中国同样也能做出优秀的工作。”中科院分子植物卓越中心主任、中科院院士韩斌说。

  据介绍,中心现有8位外籍科学家,平均年龄不到40岁。上海不仅有深厚的植物研究土壤,学术交流氛围浓厚,学生的英语水平也很高,使得他们能很好地开展工作。此外,上海还给予稳定的科研经费和租房补贴,解决了他们的后顾之忧。


(责任编辑 :韩璐)

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