《Cell》| 病原菌入侵,植物蛋白如何将前线急报传给叶绿体?
发布时间:2020-08-25
出品:科普中国
制作:中国科学院分子植物科学卓越创新中心等
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  病毒、细菌等病原体能感染人和其它动物,也能感染植物。面对病原体的攻击,植物怎么办?

  在长期进化过程中,植物已形成一系列复杂且巧妙的机制来感知来自病原体的威胁,并产生相应的防御反应,从而阻止或消除病原体的入侵。

  植物细胞表面有一层细胞膜,可以将细胞内部与外部环境相隔离病原体想要感染植物,需要先穿过细胞膜。发现有病原体入侵后,细胞膜能发出“警报”。这些“警报”信号需要传到存储遗传物质的细胞核细胞核相当于“指挥中心”,能够调节植物抗病基因表达。

  这种“警报”信息如何在细胞内传递到达细胞核呢? 

 

   2020824日,中国科学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Rosa Lozano Duran 研究团队揭示了一条连接细胞膜和叶绿体的重要信号传递途径。这个成果被发表在国际著名学术期刊《细胞》上

  细胞膜上发出的“警报”要传到细胞核,必须先将信息传递到包括叶绿体在内的不同细胞区室。

  

  植物细胞膜(绿色)与叶绿体(橙色)相联系,图中背景的亮点代表两者之间传递的信息。艺术设计者:Toyi Matos(插画家)

  有趣的是,植物病原体及其宿主长期处于类似于“军备竞赛”的共同进化中。病原体可以劫持警报”信息。

  一些来自植物病毒和病原细菌的蛋白质可以巧妙地“模仿”植物蛋白质的行为。它们能与细胞膜结合,移动叶绿体。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讯,从而阻碍植物防御反应的激活。

  真菌、细菌、病毒等多种植物病原体在全球范围内对农作物生产造成了巨大损失,严重威胁世界粮食安全。这种新途径的发现为设计的植物保护策略和开发新的抗病品种提供了新思路。

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