當植物受到病原體攻擊 細胞膜到細胞核會一路拉“警報”
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科技日報訊 (王筱驕 記者王春)像人類一樣，植物也需要面對來自周圍的各種威脅，會受到病毒和細菌的攻擊。在長期進化過程中，植物已形成一系列復雜且巧妙的機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。
那么，植物是如何感知這些攻擊呢？研究人員發(fā)現(xiàn)，植物能夠通過細胞膜發(fā)現(xiàn)潛在攻擊者，并發(fā)出“警報”。這些“警報”會傳遞給進行光合作用的葉綠體，最終到達存儲遺傳物質(zhì)的細胞核，調(diào)節(jié)植物抗病基因表達。
近日，記者從中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心上海植物逆境生物學研究中心獲悉，該中心西班牙籍專家羅莎·洛薩諾·杜蘭研究團隊8月24日在國際著名學術(shù)期刊《細胞》上發(fā)表了一項研究，揭示了一條連接細胞膜和葉綠體的重要信號傳遞途徑。
據(jù)介紹，植物細胞表面的細胞膜能夠?qū)⒓毎麅?nèi)部與外部環(huán)境相隔離，而細胞膜外側(cè)是潛在病原體接觸的場所。植物首先通過細胞膜感知特定分子發(fā)現(xiàn)病原體的存在，并發(fā)出“警報”信號，這些“警報”信號再傳遞到細胞內(nèi)部，到達包括葉綠體在內(nèi)的不同細胞區(qū)室，“警告”葉綠體威脅的存在，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胞核，從而調(diào)節(jié)植物抗病基因表達，激活防御以對抗入侵者。
在此基礎(chǔ)上，該研究團隊還發(fā)現(xiàn)，植物病原體及其宿主植物長期處于類似“軍備競賽”的共同進化中，病原體可以“劫持”這種在植物細胞內(nèi)部傳遞信息的途徑。一些來自植物病毒和病原細菌的蛋白質(zhì)可以與細胞膜結(jié)合并進入葉綠體內(nèi)部，然后這些病原體蛋白會破壞葉綠體與細胞核之間的通訊，從而阻礙植物防御反應(yīng)的激活，反過來幫助病原體生存和繁殖。
目前，研究發(fā)現(xiàn)不同的病原體均進化出了相似的策略來利用植物的這種信號傳遞過程，證明了這條連接細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。
該研究團隊表示，后續(xù)還將繼續(xù)探索“信息”在細胞內(nèi)傳遞的過程，以期在沒有病原體存在的情況下，通過提高植物對病原體的防御能力，達到改善植物健康狀況和不影響植物生長的雙重目的。