科學家揭示了植物一條連接細胞膜和葉綠體的重要信號傳遞途徑

植物是地球上幾乎所有生命的基礎，也需要面對來自周圍的各種威脅，會受到包括植物病原體(例如病毒和細菌)的攻擊。植物需要細胞膜感知特定的分子以了解潛在攻擊者的存在，并發出“警報”。盡管對于植物的生存至關重要，但迄今為止，這種“警報”信息如何在細胞內傳遞尚不完全清楚。

文章報道了一些植物蛋白如何與細胞膜相關聯，并在感知病原體存在時，它們又如何從細胞膜轉移至葉綠體內部，“警告”葉綠體有威脅存在。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，從而調節抗病基因表達，激活防御以對抗入侵者。該途徑是植物細胞將危險信號從外界傳遞到葉綠體的策略之一，并能快速、及時、準確地整合信號并產生適當的下游響應。北京時間8月24日深夜，中國科學院分子植物科學卓越創新中心上海植物逆境生物學研究中心Rosa Lozano Duran研究團隊在國際知名學術期刊《細胞》上發表論文，揭示了一條連接細胞膜和葉綠體的重要信號傳遞途徑。

植物病原體及其宿主長期處于類似于“軍備競賽”的共同進化中。有趣的是，這項工作還發現，病原體可以“劫持”這種在植物細胞內部傳遞信息的途徑。一些來自植物病毒和病原細菌的蛋白質可以巧妙地“模仿”上述植物蛋白質的行為。它們能與細胞膜結合，當植物細胞感受到攻擊時，也可以移動至葉綠體。一旦進入葉綠體內部，這些病原體蛋白會損害葉綠體與細胞核之間的通訊，從而阻礙植物防御反應的激活，而幫助病原體的生存和繁殖。這項工作發現不同類別的病原體進化出相似的策略來利用這種植物途徑，達到抑制植物防御的目的，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。

真菌、細菌、病毒等多種植物病原體在全球范圍內對農作物生產造成了巨大損失，嚴重威脅世界糧食安全。科研人員表示，這種新途徑的發現，為設計的植物保護策略和開發新的抗病品種提供了新思路。該工作還表明，在沒有病原體存在的情況下，可以增加植物對病原體的防御能力而不影響其生產力，從而可能達到改善植物健康和不影響植物生長的雙重目的。