植物如何在寒冷中對(duì)抗細(xì)菌
密歇根州立大學(xué)的科學(xué)家們進(jìn)一步深入了解了一種名為CAMTA的植物蛋白如何幫助植物增強(qiáng)自身,因?yàn)樗鼈冾A(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的寒冷,例如美國中西部或北歐的冬季三到四個(gè)月。該研究背后的長(zhǎng)期目標(biāo)是培育或創(chuàng)造對(duì)溫度波動(dòng)較大的植物。該研究發(fā)表在“植物細(xì)胞”雜志上。
CAMTA蛋白質(zhì)在植物中普遍存在,它們有助于開啟與這些植物傳播冷凍耐受性的基因。在該研究中,觀察到CAMTA蛋白質(zhì)還控制植物如何在長(zhǎng)期寒冷條件下抵御有害細(xì)菌。
在寒冷中,植物通常會(huì)積聚高水平的水楊酸或SA,這是一種保護(hù)它們免受細(xì)菌侵害的化合物。
“在溫暖的溫度下,CAMTA蛋白,特別是N末端(蛋白質(zhì)的起點(diǎn))阻斷了產(chǎn)生SA的系統(tǒng),”大學(xué)杰出教授和MSU基金會(huì)Michael教授實(shí)驗(yàn)室的博士后學(xué)生Yong Sig Kim說。 Thomashow。
當(dāng)它冷卻足夠長(zhǎng)的時(shí)間段時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)未知信號(hào),修改CAMTA以允許SA生產(chǎn)開啟。在這種情況下,C末端或由游離羧基終止的氨基酸鏈的底部檢測(cè)信號(hào) - 可能是細(xì)胞鈣水平的升高 - 這使得SA生物合成成為可能。
這一觀察結(jié)果反轉(zhuǎn)了當(dāng)前接受的模型,而這些模型反而提出C端阻斷了SA的產(chǎn)生。
為什么對(duì)寒冷的耐受會(huì)引發(fā)細(xì)菌防御?
“SA本身并不能保護(hù)植物免受寒冷侵襲。相反,我們認(rèn)為這些植物在寒冷中增強(qiáng)免疫系統(tǒng)作為一種先發(fā)制人的策略,”金說。
盡管植物采取措施在寒冷中存活,但它們?nèi)匀皇艿絺?,并且它們的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,這使它們更容易受到細(xì)菌感染。
因此,弱化的植物保持警惕作為預(yù)防措施。它類似于人類采取預(yù)防措施保持健康的方式 - 吃得好,睡8個(gè)小時(shí),補(bǔ)充水分等。
這種知識(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有長(zhǎng)期潛在影響。例如,根據(jù)美國環(huán)保署的數(shù)據(jù),在2010年和2012年,夜間高溫影響了美國玉米種植帶的玉米產(chǎn)量,而由于冬季溫暖導(dǎo)致的早熟導(dǎo)致2012年密歇根櫻桃損失2.2億美元。
“植物防御領(lǐng)域逐漸揭示出對(duì)抗元素和對(duì)抗其他生物的保護(hù)機(jī)制是如何相互關(guān)聯(lián)的,”金說。
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