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防御有“道”——研究发现植物抗病信号传递途
发布时间:2020-08-26  阅读次数:  

植物细胞膜(绿色)与叶绿体(橙色)相联系,亮点代表两者之间传递的信息。图片来源:Toyi Matos

  中科院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心外籍研究员罗莎 ·洛萨诺—杜兰研究团队发现了一条连接细胞膜和叶绿体的重要信号传递途径,该途径在植物感受到病原体威胁后能激活植物的抗病反应。相关成果8月24日在线发表于《细胞》。

  植物是地球上几乎所有生命的基础,植物和人类一样,也会面临周围环境的各种威胁,同样经历“生老病死”。为了保护自己,植物建立了一系列复杂而巧妙的机制感知、防御外界植物病原体的“侵犯”。而科学家的这一发现揭示了植物在这个机制中用来传递“敌情”的要道。

  对信号的识别和响应发生在植物细胞层面,植物细胞表面有一层细胞膜将细胞内部与外部环境相隔离,细胞膜外侧是潜在病原体接触的重要场所。因而,植物需要通过细胞膜感知特定的分子,以了解潜在“攻击者”的存在,并发出警报。

  研究人员这样描述这一过程:一些植物蛋白先与细胞膜相关联,并在感知病原体存在时,从细胞膜转移至叶绿体内部,“警告”叶绿体有威胁存在。紧接着,叶绿体通过“逆行信号传递”过程,将这些信息传递至细胞核,从而调节抗病基因表达,激活防御以对抗入侵者。

  研究还发现,病原体会破坏这种在植物细胞内部传递信息的途径。一些来自植物病毒和病原细菌的蛋白质会“模仿”植物蛋白质的行为。它们与细胞膜结合,当植物细胞感受到攻击时,其可移动至叶绿体。一旦进入叶绿体内部,这些病原体蛋白会损害叶绿体与细胞核之间的通信,从而阻碍植物防御反应的激活,帮助病原体生存和繁殖。

  专家认为,这个途径是植物细胞将“危险信号”从外界传递到叶绿体的策略之一,能快速、及时、准确地整合信号并产生适当的下游响应。而不同类别的病原体“借道”抑制植物防御,有力证明了这条连接细胞膜和叶绿体的信号传递途径在植物与微生物相互作用中发挥着核心作用。来源:中国科学院

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