科学家揭示了植物一条连接细胞膜和叶绿体的重要信号传递途径

植物是地球上几乎所有生命的基础，也需要面对来自周围的各种威胁，会受到包括植物病原体(例如病毒和细菌)的攻击。植物需要细胞膜感知特定的分子以了解潜在攻击者的存在，并发出“警报”。尽管对于植物的生存至关重要，但迄今为止，这种“警报”信息如何在细胞内传递尚不完全清楚。

文章报道了一些植物蛋白如何与细胞膜相关联，并在感知病原体存在时，它们又如何从细胞膜转移至叶绿体内部，“警告”叶绿体有威胁存在。紧接着，叶绿体通过“逆行信号传递”过程，将这些信息传递至细胞核，从而调节抗病基因表达，激活防御以对抗入侵者。该途径是植物细胞将危险信号从外界传递到叶绿体的策略之一，并能快速、及时、准确地整合信号并产生适当的下游响应。北京时间8月24日深夜，中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心Rosa Lozano Duran研究团队在国际知名学术期刊《细胞》上发表论文，揭示了一条连接细胞膜和叶绿体的重要信号传递途径。

植物病原体及其宿主长期处于类似于“军备竞赛”的共同进化中。有趣的是，这项工作还发现，病原体可以“劫持”这种在植物细胞内部传递信息的途径。一些来自植物病毒和病原细菌的蛋白质可以巧妙地“模仿”上述植物蛋白质的行为。它们能与细胞膜结合，当植物细胞感受到攻击时，也可以移动至叶绿体。一旦进入叶绿体内部，这些病原体蛋白会损害叶绿体与细胞核之间的通讯，从而阻碍植物防御反应的激活，而帮助病原体的生存和繁殖。这项工作发现不同类别的病原体进化出相似的策略来利用这种植物途径，达到抑制植物防御的目的，证明了这条连接细胞膜和叶绿体的信号传递途径在植物与微生物相互作用中起着核心作用。

真菌、细菌、病毒等多种植物病原体在全球范围内对农作物生产造成了巨大损失，严重威胁世界粮食安全。科研人员表示，这种新途径的发现，为设计的植物保护策略和开发新的抗病品种提供了新思路。该工作还表明，在没有病原体存在的情况下，可以增加植物对病原体的防御能力而不影响其生产力，从而可能达到改善植物健康和不影响植物生长的双重目的。