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。植物與人類的衣食住行也有著千絲萬縷的聯(lián)系。植物也需要面對(duì)來自周圍的各種威脅，會(huì)受到包括植物病原體（例如病毒和細(xì)菌）的攻擊，使植物生病甚至死亡。

在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，植物已形成一系列復(fù)雜且巧妙的機(jī)制來感知來自病原體的威脅，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。這個(gè)過程不僅包含簡(jiǎn)單對(duì)威脅的識(shí)別，更需要在空間上傳遞識(shí)別到的信號(hào)并協(xié)調(diào)各種響應(yīng)。

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，可以將細(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)”。而這些“警報(bào)”必須傳遞到細(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。葉綠體為植物特有的，進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，同時(shí)也在調(diào)節(jié)植物對(duì)刺激響應(yīng)中起著核心作用。這些“警報(bào)”信號(hào)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) 。盡管對(duì)于植物的生存至關(guān)重要，但迄今為止，這種“警報(bào)”信息如何在細(xì)胞內(nèi)傳遞尚不完全清楚。

8月24日，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Rosa Lozano-Duran (羅莎 洛薩諾-杜蘭)研究團(tuán)隊(duì)在國際著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》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(hào)傳遞途徑。文章報(bào)道了一些植物蛋白如何與細(xì)胞膜相關(guān)聯(lián)，并在感知病原體存在時(shí)，它們又如何從細(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。該途徑是植物細(xì)胞將危險(xiǎn)信號(hào)從外界傳遞到葉綠體的策略之一，并能快速、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)。

植物病原體及其宿主長(zhǎng)期處于類似于“軍備競(jìng)賽”的共同進(jìn)化中。有趣的是，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”上述植物蛋白質(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(huì)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。

真菌、細(xì)菌、病毒等多種植物病原體在全球范圍內(nèi)對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)，她所帶領(lǐng)的團(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(duì)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。

羅莎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，于2015年在上海成立了自己的獨(dú)立研究組，擔(dān)任青年研究組長(zhǎng)，并于2017年晉升為正式研究組長(zhǎng)。 （經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 沈則瑾）

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