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像動物一樣,植物也有免疫力,不過它們的免疫關(guān)鍵因子——“抗病蛋白”是如何抗擊入侵者的,卻不為人所知。如今中國科學家在國際上首次發(fā)現(xiàn)由植物“抗病蛋白”組成的“抗病小體”,并成功解析其電鏡結(jié)構(gòu),揭示其管控和激活的核心機制,在一定程度上破解了這一科學“謎題”。
近日,這一由清華大學教授柴繼杰團隊、中科院遺傳發(fā)育所研究員周儉民團隊、清華大學教授王宏偉團隊合作完成的研究成果,以兩篇長文形式在國際學術(shù)期刊《科學》(Science)在線發(fā)表。
中國科學院院士李家洋、康樂和中國工程院院士康振生評價這一成果時均表示,這是植物免疫領域的“里程碑式”的研究成果。美國科學院院士Jeffery Dangl、英國皇家學會會士Jonathan Jones也在同一期《科學》雜志上高度評價這一重大突破:“首個抗病小體的發(fā)現(xiàn),為植物如何控制細胞死亡和免疫提供了線索。”
事實上,早在25年前,科學家就發(fā)現(xiàn)了植物細胞內(nèi)發(fā)揮免疫功能的“抗病蛋白”,但周儉民告訴記者,多年來科學界一直未能破解“抗病蛋白”如何防控病菌侵害這個“謎團”,如今這項最新研究則解釋了這一防御機理。
按照科學家的說法:病原細菌通過向宿主發(fā)送“致病蛋白”,來破壞植物的免疫力;而植物則利用特殊的“誘餌蛋白”,感知到“致病蛋白”的活動并將信息傳遞給植物的“抗病蛋白”;后者被激活后,5個一組抱團形成“抗病小體”;在受到外來病菌侵襲后,“抗病小體”可直接在細胞質(zhì)膜上發(fā)出“自殺指令”,讓植物細胞與病蟲害“同歸與盡”。
就是通過這種方式,“抗病小體”保護了其他健康細胞不受感染。
在實際生活中,為了減少損失,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不得不大量施用化學農(nóng)藥,但這又對環(huán)境、人類健康、和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)。在保護作物的同時,減少化學農(nóng)藥的施用,成為擺在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和科學家面前的一道難題。
柴繼杰表示,解決這一問題的關(guān)鍵,就存在于植物細胞中——植物細胞內(nèi)數(shù)目眾多的“抗病蛋白”。這些蛋白發(fā)現(xiàn)病菌后,迅速啟動植物防衛(wèi)反應,殺死病菌,從而保護植物免受侵害。利用“抗病蛋白”,設計新型抗病蟲育種,就有望大大減少化學農(nóng)藥的施用。
(原載于《中國青年報》 2019-04-15 08版)
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