中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心上海植物逆境生物學(xué)研究中心外籍研究員羅莎 ·洛薩諾—杜蘭研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一條連接細(xì)胞膜和葉綠體的重要信號(hào)傳遞途徑，該途徑在植物感受到病原體威脅后能激活植物的抗病反應(yīng)。相關(guān)成果8月24日在線發(fā)表于《細(xì)胞》。

　　植物是地球上幾乎所有生命的基礎(chǔ)，植物和人類一樣，也會(huì)面臨周圍環(huán)境的各種威脅，同樣經(jīng)歷“生老病死”。為了保護(hù)自己，植物建立了一系列復(fù)雜而巧妙的機(jī)制感知、防御外界植物病原體的“侵犯”。而科學(xué)家的這一發(fā)現(xiàn)揭示了植物在這個(gè)機(jī)制中用來傳遞“敵情”的要道。

　　對(duì)信號(hào)的識(shí)別和響應(yīng)發(fā)生在植物細(xì)胞層面，植物細(xì)胞表面有一層細(xì)胞膜將細(xì)胞內(nèi)部與外部環(huán)境相隔離，細(xì)胞膜外側(cè)是潛在病原體接觸的重要場(chǎng)所。因而，植物需要通過細(xì)胞膜感知特定的分子，以了解潛在“攻擊者”的存在，并發(fā)出警報(bào)。

　　研究人員這樣描述這一過程：一些植物蛋白先與細(xì)胞膜相關(guān)聯(lián)，并在感知病原體存在時(shí)，從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移至葉綠體內(nèi)部，“警告”葉綠體有威脅存在。緊接著，葉綠體通過“逆行信號(hào)傳遞”過程，將這些信息傳遞至細(xì)胞核，從而調(diào)節(jié)抗病基因表達(dá)，激活防御以對(duì)抗入侵者。

　　研究還發(fā)現(xiàn)，病原體會(huì)破壞這種在植物細(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)會(huì)“模仿”植物蛋白質(zhì)的行為。它們與細(xì)胞膜結(jié)合，當(dāng)植物細(xì)胞感受到攻擊時(shí)，其可移動(dòng)至葉綠體。一旦進(jìn)入葉綠體內(nèi)部，這些病原體蛋白會(huì)損害葉綠體與細(xì)胞核之間的通信，從而阻礙植物防御反應(yīng)的激活，幫助病原體生存和繁殖。

　　專家認(rèn)為，這個(gè)途徑是植物細(xì)胞將“危險(xiǎn)信號(hào)”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(hào)并產(chǎn)生適當(dāng)?shù)南掠雾憫?yīng)。而不同類別的病原體“借道”抑制植物防御，有力證明了這條連接細(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發(fā)揮著核心作用。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.07.020

　　文章鏈接：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2020/8/357308.shtm （刊載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2020-08-26 第1版 要聞，作者 何靜）