《科学》文章：植物免疫关键机制被破解
编辑推荐：
来自美国康奈尔大学的研究人员的一项最新研究确定了植物免疫响应过程中的一个关键信号——水杨酸甲酯（methyl salicylate）。这种类似阿司匹林的物质能够提升植物免疫系统的“警戒等级”。研究的相关论文发表在10月5日的《科学》杂志上，该研究成果有望使科学家改造植物的防御能力。
生物通报道：来自美国康奈尔大学的研究人员的一项最新研究确定了植物免疫响应过程中的一个关键信号——水杨酸甲酯（methyl salicylate）。这种类似阿司匹林的物质能够提升植物免疫系统的“警戒等级”。研究的相关论文发表在10月5日的《科学》杂志上，该研究成果有望使科学家改造植物的防御能力。
早在100多年前，研究人员就已经知道植物也会通过某种信号途径来引发整个植物体的免疫抵抗。这种作用称为系统性获得抗性（systemic acquired resistance），植物被入侵部分发出的信号会传播到其他未被感染的部分。
系统获得性抗性是指，植物的某个局部受到逆境因子的侵染的时候，会产生逆境信号物质，在其他非侵染部位甚至植物整体和个体之间诱导产生对这种逆境的抗性机制。名词中所谓的系统，是指在植物整体甚至植物的小环境范围内产生抗性，获得意指必须有外在的逆境因子危害才能产生。例如植物在受到病菌的侵染的时候，会在远离侵染部位的器官或组织内产生抗菌蛋白，以抵御病菌的进一步侵染。
论文通讯作者、美国康奈尔大学植物研究所的Daniel F. Klessig表示，利用新的发现，科学家可以通过基因技术改变该信号途径，从而提升植物的自身防御能力，提高作物产量，并减少杀虫剂的使用。
1990年，Klessig的小组报告说，水杨酸和一氧化氮是植物中两种关键的防御信号路径。2003年和2005年，该小组在《美国国家科学院院刊》上发表文章称，一种名为SABP2的蛋白酶是植物系统获得抗病性所必需的，它能够使水杨酸甲酯转化成水杨酸。
在这些研究中，Klessig等人发现，植物受到病原体攻击后，它们在感染部位制造出水杨酸来激活防御机制。其中一些水杨酸会转化成水杨酸甲酯，后者通过SABP2蛋白重新形成水杨酸。此外，研究还表明，在未被感染的植物叶子中，SABP2必须十分活跃，才能导致系统获得抗病性完全形成。与之相比，在被感染的叶子中，SABP2必须通过与水杨酸结合，从而使活性受到抑制。尽管这项新的研究意义重大，但科学家仍对一个问题迷惑不解，那就是为何植物要如此麻烦地将水杨酸甲酯传输到未感染的组织，而不直接传输水杨酸。
在植物和病原菌的相互关系的研究中，基因对基因的学说是一种主流理论，即病原菌具有毒基因和无毒基因，寄主植物具有感病基因和抗性基因，只有当携带无毒基因的病原菌感染携带有抗性基因的的寄主植物时，才会诱导植物产生抗性，否则就会导致植物被感染致病。但是该理论还认为，植物无论是携带感病基因还是抗病基因，都具有潜在的抗性能力，植物和病原物之间的专化性是建立在受体识别的水平上的，因为目前发现的所有植物抗病基因，都是编码受体蛋白的基因。也就是说，植物的抗性机制在所有抗病或不抗病小种中的基因中是固有的，抗性发挥与否，取决于植物－病原物基因－基因识别的性质，不发挥抗性只是因为植物和病原物之间的基因配合不是无毒基因和抗病基因的组合而已，并不意味着植物本身不具备抗病能力，而使这种能力没有被激发诱导。
附：植物主动抗性的组成包括如下：
局部获得性抗性（LIR）：在逆境因子的诱导下，在受侵染部位产生并局限在受侵染部位的抗性机制。包括超敏反应和木质素，胼胝质等的形成，植保素的积累。
系统获得性抗性是指，植物的某个局部受到逆境因子的侵染的时候，会产生逆境信号物质，在其他非侵染部位甚至植物整体和个体之间诱导产生对这种逆境的抗性机制。名词中所谓的系统，是指在植物整体甚至植物的小环境范围内产生抗性，获得意指必须有外在的逆境因子危害才能产生。例如植物在受到病菌的侵染的时候，会在远离侵染部位的器官或组织内产生抗菌蛋白，以抵御病菌的进一步侵染。
诱导性系统抗性（ISR）：是由寄生在植物根部的有益菌，或者称为植物生长促进菌诱导产生的对逆境和病害的系统抗性，这种抗性与系统获得性抗性有所区别的是，它是有益菌诱导产生的，而系统获得性抗性是有害因子诱导产生的，其次介导ISR的信息物质是茉莉酸和乙烯，而介导SAR的信息物质是水杨酸；最重要的是在ISR中，没有SAR具有的几丁质酶等病程相关蛋白的产生，关于诱导性系统抗性的机制，目前正在探索之中。
系统伤害反应（SWR）：系统伤害反应也是系统获得性抗性的一种 ，是植物受到昆虫和草食性动物伤害后产生的系统反应，通过乙烯、茉莉酸等信息物质诱导植物全面的防御机制。
诱导性基因沉默（IGS）：IGS被认为是植物对抗病毒侵染的一种抗性机制。病毒的繁殖依赖大量的DNA转录和壳蛋白的合成，但是局部的细胞内某种特定的基因过度表达，会在相邻位置的细胞内诱导对这种基因表达的强烈抑制，即所谓的诱导性基因沉默。植物通过这种机制可以抑制病毒在细胞间的传播。(生物通雪花)
下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究
10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析！
欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书
揭秘单细胞测序-深入了解这项正在改变我们开展科学研究的技术
下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》
相关知识
《科学》：植物免疫关键机制得以破解
清华大学、中科院Science文章揭示天然植物免疫机制
Cell重磅综述！植物免疫研究50年（植物免疫系统的发现、机制、研究进展及展望）
植物干细胞免疫病毒机制
研究揭示十字花科植物PTI免疫反应的进化机制
科学家揭示十字花科植物免疫进化机制
传染病的免疫机制
【中国科学网】科学家揭示十字花科植物免疫进化机制
《自然》：华人学者揭示植物增强免疫的关键机制
科学家揭示十字花科植物免疫进化机制—新闻—科学网
网址: 《科学》文章：植物免疫关键机制被破解 https://m.huajiangbk.com/newsview416892.html
| 上一篇: 高中生物免疫系统 |
下一篇: Nature Plants | |
