研究人員揭示了觸發(fā)寄主植物抵抗寄生植物的機(jī)制
有超過(guò)4500種植物物種作為寄生蟲存在于其他植物上。其中一些對(duì)農(nóng)業(yè)造成巨大破壞,甚至導(dǎo)致作物完全失敗。與蒂賓根大學(xué)植物分子生物學(xué)中心(ZMBP)的Markus Albert博士以及Norwich的Sainsbury實(shí)驗(yàn)室(Cyril Zipfel教授,Matthew Smoker教授)合作的研究人員一直在研究一些物種如何防御這些寄生蟲。他們觀察了各種番茄品種,這些品種可以防止d絲子寄生蟲拴在它們上面??茖W(xué)家在番茄中發(fā)現(xiàn)了一種基因,使植物能夠識(shí)別d絲子并觸發(fā)先天免疫機(jī)制。到目前為止,僅針對(duì)微生物病原體,昆蟲和蛛形綱動(dòng)物觀察到了這種防御機(jī)制。
研究人員的研究發(fā)表在最新一期的“ 科學(xué)”雜志上。
D絲子是C絲子屬的成員 - 所有這些都在其他植物上作為全寄生蟲存在。沒(méi)有葉子或根,它們將自己包裹在大多數(shù)草本植物,雙子葉植物的枝條周圍,用滲透的吸器感染它們,這些器官連接到宿主的血管系統(tǒng)。然后他們將水,碳水化合物和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從宿主中取出。宿主被削弱并且通常在沒(méi)有產(chǎn)生果實(shí)或種子的情況下死亡。少數(shù)抗性番茄品種之一(Solanum lycopersicum)通過(guò)生產(chǎn)軟木狀木質(zhì)組織阻止C絲子進(jìn)入其枝條。然后d絲子由于饑餓而死亡。
研究小組利用栽培番茄與野生番茄(Solanum pennellii)的雜交,尋找并分離了d絲子抗性基因。“這種基因編碼的受體蛋白定位于番茄細(xì)胞表面,”Markus Albert說(shuō)。“它識(shí)別出d絲子的分子模式。” 一旦受體接收到寄生蟲已到達(dá)的信號(hào),它就像分子開(kāi)關(guān)一樣起作用,引起番茄植株的免疫反應(yīng)。這導(dǎo)致主機(jī)的抵抗力增加。“ 番茄植物識(shí)別植物寄生蟲的方式與它侵入細(xì)菌的方式大致相同,”阿爾伯特解釋道。
這是令人驚訝的,因?yàn)榧纳x和宿主 - 作為植物 - 從進(jìn)化的角度來(lái)看彼此接近,“至少與植物 - 微生物和植物 - 昆蟲模型相比,”他說(shuō)。這是第一次發(fā)現(xiàn)一種機(jī)制,即植物將另一種植物 - 或其分子模式 - 識(shí)別為外來(lái)植物。這為理解植物在細(xì)胞水平上的對(duì)話的基礎(chǔ)研究帶來(lái)了新的方法。“這一發(fā)現(xiàn)也讓研究者廠新的視角,當(dāng)談到創(chuàng)造新的品種是寄生的抗性的植物,”阿爾貝說(shuō)。
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