新民晚報訊（記者 馬亞寧）植物自有安全警報機(jī)制，當(dāng)遭受病原體攻擊時，細(xì)胞膜會向葉綠體“報警”。但是，這種“警報”信息如何在細(xì)胞內(nèi)傳遞，一直讓植物學(xué)家們琢磨不透。8月24日晚，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 研究團(tuán)隊在國際著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表論文，揭秘了一條連接細(xì)胞膜和葉綠體的重要信號傳遞途徑，并揭示一些植物蛋白是如何與細(xì)胞膜相關(guān)聯(lián)，并在感知病原體存在時，又是如何從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移至葉綠體內(nèi)部，“警告”葉綠體有威脅存在。

在長期進(jìn)化過程中，植物形成了一系列復(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。這個過程不僅包含對威脅的識別，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)，這一切發(fā)生在植物細(xì)胞層面。在植物細(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所。細(xì)胞膜還能感知特定的分子以了解潛在攻擊者的存在，并發(fā)出“警報”。隨后，這些“警報”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，終到達(dá)存儲遺傳物質(zhì)的細(xì)胞核，調(diào)節(jié)植物抗病基因表達(dá) 。盡管這一過程對于植物的生存至關(guān)重要，這種“警報”信息如何在細(xì)胞內(nèi)傳遞一直是難解之謎。

4年前，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 研究團(tuán)隊開始探秘從細(xì)胞膜到葉綠體的信號通道。在研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些植物蛋白是如何與細(xì)胞膜相關(guān)聯(lián)，并在感知病原體存在時，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)，激活防御以對抗入侵者。該途徑是植物細(xì)胞將危險信號從外界傳遞到葉綠體的策略之一，并能快速、及時、準(zhǔn)確地整合信號并產(chǎn)生適當(dāng)?shù)南掠雾憫?yīng)。

植物病原體及其宿主長期處于類似于“軍備競賽”的共同進(jìn)化中。有趣的是，這項工作還發(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，也可以移動至葉綠體。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。

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