像人類一樣，植物也會面對來自周圍環(huán)境的各種威脅，比如植物病原體，病毒的攻擊，會令植物生病，甚至死死亡。在長期進(jìn)化中，植物形成一系列復(fù)雜且巧妙的機(jī)制來感知并防御病原體的威脅。植物細(xì)胞表面的細(xì)胞膜隔離細(xì)胞內(nèi)部與外部環(huán)境。細(xì)胞膜外側(cè)則可能潛藏著病原體。而“警報(bào)”如何從外細(xì)胞外部傳遞到內(nèi)部的，目前對這一過程尚不完全清楚。

北京時(shí)間24日深夜，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)研究中心西班牙科學(xué)家羅莎.洛薩諾-杜蘭（Rosa Lozano Duran）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(xiǎn)信號從外界傳遞到葉綠體的策略之一。

研究還發(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，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傳遞途徑在植物與微生物相互作用中起著核心作用。

每年，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。

值得一提的是，這一重鎊成果是該中心外籍科學(xué)家牽頭完成，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人羅莎 洛薩諾-杜蘭2015年加入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，成立了自己的獨(dú)立研究組，并于2017年晉升為正式研究組長，組員國際化特征明顯：成員來自西班牙、中國、法國、突尼斯。研究組在位于分子植物卓越中心辰山園區(qū)，致力于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。羅莎表示，院所在該領(lǐng)域的科研實(shí)力、公平寬松的科研環(huán)境、優(yōu)渥的人才待遇為自己的研究提供了必要的支撐，她正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)就這一最新成果展開后續(xù)更深入的研究，以期成果盡快服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

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