科學家的一項最新研究確定了植物免疫響應過程中的一個關鍵信號——水楊酸甲酯(methyl salicylate),這種類似阿司匹林的物質能夠提升植物免疫系統的“警戒等級”。該研究成果有望使科學家改造植物的防御能力,相關論文發表在10月5日的《科學》雜志上。
盡管植物并沒有人類的T細胞或者其他免疫功能細胞,但早在100多年前,科學家就知道植物也會通過某種信號途徑來引發整個植物體的免疫抵抗。這種作用被稱為系統獲得抗病性(systemic acquired resistance),植物被入侵部分發出的信號會傳播到其他未被感染的部分。
論文高級作者、美國康奈爾大學植物研究所的Daniel F. Klessig表示,利用新的發現,科學家可以通過基因技術改變該信號途徑,從而提升植物的自身防御能力,提高作物產量,并減少殺蟲劑的使用。
1990年,Klessig的小組報告說,水楊酸和一氧化氮是植物中兩種關鍵的防御信號路徑。2003年和2005年,該小組在《美國國家科學院院刊》上發表文章稱,一種名為SABP2的蛋白酶是植物系統獲得抗病性所必需的,它能夠使水楊酸甲酯轉化成水楊酸。
在這些研究中,Klessig等人發現,植物受到病原體攻擊后,它們在感染部位制造出水楊酸來激活防御機制。其中一些水楊酸會轉化成水楊酸甲酯,后者通過SABP2蛋白重新形成水楊酸。此外,研究還表明,在未被感染的植物葉子中,SABP2必須十分活躍,才能導致系統獲得抗病性完全形成。與之相比,在被感染的葉子中,SABP2必須通過與水楊酸結合,從而使活性受到抑制。
“正是這種滅活作用產生了水楊酸甲酯”,Klessig說,“它通過導管到達未感染組織,通過SABP2重新形成水楊酸,打開該部位的防御機制。”
盡管這項新的研究意義重大,但科學家仍對一個問題迷惑不解,那就是為何植物要如此麻煩地將水楊酸甲酯傳輸到未感染的組織,而不直接傳輸水楊酸。
Daniel Klessig,Sang-Wook Park(第一作者)和Evans Kaimoyo對煙草植物進行了研究(圖片來源:康奈爾大學)
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