來(lái)源：BioArt植物

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植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中經(jīng)常遭受各種威脅，包括病原體（例如病毒和細(xì)菌）的攻擊。在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，植物已形成一系列復(fù)雜且巧妙的機(jī)制來(lái)感知來(lái)自病原體的威脅信號(hào)，并產(chǎn)生相應(yīng)的防御反應(yīng)，從而阻止或清除病原體入侵。這個(gè)過(guò)程包括植物對(duì)病原體信號(hào)的識(shí)別，并將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)，最后激活和協(xié)調(diào)下游防御反應(yīng)。植物對(duì)病原體信號(hào)的識(shí)別和響應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞膜上。植物通過(guò)細(xì)胞膜感知特定的分子以感知病原菌的存在，并發(fā)出“警報(bào)”，隨后這些“警報(bào)”傳遞到細(xì)胞內(nèi)部，最終到達(dá)細(xì)胞核，調(diào)節(jié)植物抗病基因表達(dá)。但迄今為止，這種“警報(bào)”信息如何在細(xì)胞內(nèi)傳遞尚不完全清楚。

葉綠體作為為植物特有的進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，在調(diào)節(jié)植物對(duì)刺激響應(yīng)中起著核心作用。大量研究證實(shí)了葉綠體在植物免疫反應(yīng)中的基本功能：植物感知危險(xiǎn)信號(hào)后，葉綠體作為鈣信號(hào)和活性氧信號(hào)的來(lái)源，將信號(hào)傳遞到細(xì)胞核，導(dǎo)致防御相關(guān)基因（比如水楊酸合成相關(guān)基因）的表達(dá)以及病原體模式分子觸發(fā)的免疫反應(yīng)（pattern-triggered immunity，PTI）激活。然而，病原體攻擊信號(hào)是如何從細(xì)胞外周傳遞到葉綠體以及從葉綠體傳遞到細(xì)胞核的分子基礎(chǔ)仍然不清楚。

2020年8月24日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心上海植物逆境生物學(xué)研究中心Rosa Lozano Duran研究團(tuán)隊(duì)在Cell上發(fā)表了題為A Defense Pathway Linking Plasma Membrane and Chloroplasts and Co-opted by Pathogens的研究論文。該研究揭示了一條連接細(xì)胞膜和葉綠體的重要信號(hào)傳遞途徑，病原體可以劫持這種在植物細(xì)胞內(nèi)部傳遞信息的途徑，抑制植物防御反應(yīng)的激活。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)不同類別的病原體進(jìn)化出相似的策略來(lái)利用這種植物途徑，達(dá)到抑制植物防御的目的，有力證明了這條連接細(xì)胞膜和葉綠體的信號(hào)傳遞途徑在植物與微生物相互作用中起著核心作用。

番茄黃化曲葉病毒（Tomato yellow leaf curl virus， TYLCV）的C4蛋白包含兩個(gè)重合的定位信號(hào)：細(xì)胞膜定位的豆蔻?；稽c(diǎn)（N-myristoylation site）和葉綠體定位的葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽（cTP）。該研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)病原菌激活防御反應(yīng)時(shí)，C4蛋白從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到葉綠體上，與類囊體跨膜蛋白CAS（Calcium Sensing Receptor）結(jié)合，并抑制CAS相關(guān)的免疫反應(yīng)。

有趣的是，許多進(jìn)化上不相關(guān)的病毒和細(xì)菌病原體出現(xiàn)一種趨同進(jìn)化：這些病原體的效應(yīng)蛋白均存在著豆蔻?；稽c(diǎn)和cTP，表現(xiàn)出質(zhì)膜/葉綠體雙定位，并抑制葉綠體依賴的防御反應(yīng)。此外，在一些保守的植物蛋白中也發(fā)現(xiàn)了這兩種靶向信號(hào)的共同出現(xiàn)，并在防御反應(yīng)發(fā)揮了重要作用，比如擬南芥CPK16（Calcium Protein Kinase 16）蛋白。

因此，該研究結(jié)果表明，植物中存在一條連接質(zhì)膜和葉綠體并激活防御反應(yīng)的途徑，并且這條途徑在宿主-病原體協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中被植物病原體所選擇，通過(guò)抑制SA相關(guān)防御反應(yīng)來(lái)促進(jìn)病原體毒力。

病毒和細(xì)菌的效應(yīng)蛋白挾持植物細(xì)胞膜到葉綠體的抗病信號(hào)途徑以抑制植物免疫

真菌、細(xì)菌、病毒等多種植物病原體在全球范圍內(nèi)對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)造成了巨大損失，嚴(yán)重威脅世界糧食安全。這種新途徑的發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)的植物保護(hù)策略和開發(fā)新的抗病品種提供了新思路。重要的是，該研究表明在沒(méi)有病原體存在的情況下可以增加植物對(duì)病原體的防御能力而不影響其生產(chǎn)力，從而達(dá)到改善植物抗性和不影響植物生長(zhǎng)的雙重目的。

Rosa Lozano Duran（分子植物卓越中心供圖）

文章名稱：Cell新發(fā)現(xiàn)!中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)揭示連接細(xì)胞膜和葉綠體的信號(hào)傳遞途徑
新聞來(lái)源：http://jinyejixie.com/article42/cjdhhc.html

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