東方網(wǎng)記者解敏8月24日報(bào)道：植物是地球上幾乎所有生命的基礎(chǔ)，它們通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并產(chǎn)生我們賴以生存的氧氣。但就像人類一樣，植物也會面臨來自自然界環(huán)境的影響，比如植物病原體（如病毒、細(xì)菌等）的攻擊會令植物生病甚至死亡。

在長期進(jìn)化過程中，植物已形成一系列復(fù)雜且巧妙的機(jī)制感知來自病原體的威脅，并因此產(chǎn)生相應(yīng)的防御反應(yīng)，從而阻止或消除病原體的入侵。這個(gè)過程不僅包含簡單對威脅的識別，更需要在空間上傳遞識別到的信號并協(xié)調(diào)各種響應(yīng)。但植物的“報(bào)警”是如何從細(xì)胞外部傳遞到內(nèi)部，此前人們對這一過程一直不得而知。

2020年8月24日晚間，中國科學(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)研究中心羅莎（Rosa Lozano Duran）研究團(tuán)隊(duì)在國際著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（CELL）上發(fā)表論文，揭示了一條連接細(xì)胞膜和葉綠體的重要信號傳遞途徑。該項(xiàng)研究報(bào)道了植物蛋白如何與細(xì)胞膜相關(guān)聯(lián)，并在感知病原體時(shí)從細(xì)胞膜移動(dòng)至葉綠體內(nèi)部，“警告”葉綠體有威脅存在。隨后葉綠體通過“逆行信號傳遞”將信息傳遞至細(xì)胞核，調(diào)節(jié)抗病基因表達(dá)，并激活防御以對抗“入侵者”。該途徑是植物細(xì)胞將危險(xiǎn)信號從外界傳遞到葉綠體的策略之一，能快速、及時(shí)、準(zhǔn)確地整合信號并產(chǎn)生適當(dāng)?shù)南掠雾憫?yīng)。

羅莎介紹，這項(xiàng)工作還發(fā)現(xiàn)，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。一些來自植物病毒和病原細(xì)菌的蛋白質(zhì)可以巧妙地“模仿”植物蛋白質(zhì)的行為。它們能與細(xì)胞膜結(jié)合，當(dāng)植物細(xì)胞感受到攻擊時(shí)，也可以移動(dòng)至葉綠體。一旦進(jìn)入葉綠體內(nèi)部，這些病原體蛋白會損害葉綠體與細(xì)胞核之間的通訊，從而阻礙植物防御反應(yīng)的激活，而幫助病原體的生存和繁殖。

這項(xiàng)工作發(fā)現(xiàn)不同類別的病原體進(jìn)化出相似的策略來利用這種植物途徑，達(dá)到抑制植物防御的目的，有力證明了信號傳遞途徑在植物與微生物相互作用中起著核心作用。

真菌、細(xì)菌、病毒等多種植物病原體在全球范圍內(nèi)對農(nóng)作物生產(chǎn)造成了巨大損失，嚴(yán)重威脅世界糧食安全。這種新途徑的發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)的植物保護(hù)策略和開發(fā)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御能力而不影響其生產(chǎn)力，從而可能達(dá)到改善植物健康和不影響植物生長的雙重目的。

羅莎是中國科學(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)研究中心的研究組長，她曾在西班牙馬拉加大學(xué)獲得博士學(xué)位，之后在英國諾里奇的塞恩斯伯里實(shí)驗(yàn)室做博士后工作。5年前她選擇來到上海，中科院分子植物卓越中心來繼續(xù)她的科研工作。她告訴記者，吸引她來上海的最重要原因是近年來中國在植物學(xué)研究上相比世界其他國家有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢。在這里有國際化的團(tuán)隊(duì)，平時(shí)她和團(tuán)隊(duì)一起在辰山園區(qū)工作，全程都用英語進(jìn)行交流。同時(shí)中心也為外籍科學(xué)家提供了科研經(jīng)費(fèi)、儀器設(shè)備、日常生活所需、團(tuán)隊(duì)人員配套等等各方面的充足保障。

在這里，羅莎成立了自己的獨(dú)立研究組，她擔(dān)任青年研究組長。該團(tuán)隊(duì)主要研究植物病毒如何引起疾病，尤其關(guān)注研究病毒如何對細(xì)胞功能進(jìn)行操縱。該團(tuán)隊(duì)利用分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和基因組學(xué)等在內(nèi)的綜合方法來研究了DNA病毒、雙生病毒和宿主之間的相互作用。

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