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研究发现植物有针对不同类型攻击的预防防御系统

发布时间:2019-06-10 19:05 来源:未知 编辑:admin

  工厂的防御系统是合作的 - 当一个系统发生故障时,另一个系统可以接管,至少部分可以接管。挪威科技大学(NTNU)生物系的研究人员一直在与伦敦帝国理工学院和塞恩斯伯里实验室的同事合作,以更多地了解植物如何保护自己。他们的研究结果发表在Science Signaling上。

  植物的细胞壁起到外骨骼的作用,可以保护它们免受威胁。这种结构至关重要,因此,植物已经开发出监测细胞壁并检测细胞壁何时受损的机制。当细胞壁受到损害时,植物通常会尽量减少损伤并进行修复。目标是恢复植物的正常状态或平衡状态。

  工厂需要根据威胁的类型做出不同的反应。最初,植物不能辨别细胞壁的损伤是否是由干旱或疾病引起的。那么植物如何识别危险并提供正确的反应呢?

  NTNU的副教授Thorsten Hamann一直在寻找这个问题的答案。“干旱需要植物来调节其新陈代谢,而疾病需要植物激活各种免疫反应,”哈曼解释说。根据威胁,涉及不同的化学过程。对细胞壁的物理损伤需要与疾病完全不同的免疫解决方案。

  研究人员将拟南芥(拟南芥)暴露于各种伤害,以了解植物如何反应。Thale水芹是十字花科(Brassicaceae)中相当常见的维管植物。它通常是一年生的,相当容易生长,并且该物种的30,000个基因被完全映射。因此,该物种通常被研究人员用作模式生物,以提供对生物过程的洞察。他们希望结果对其他物种也有效。

  植物的细胞壁由蛋白质和各种糖类(碳水化合物)组成,如纤维素,果胶和木质素。研究人员用一些破坏细胞壁的酶攻击了一些植物。其他植物添加了抑制纤维素形成的物质。然后研究人员调查了植物的化学反应。

  他们断开27个基因来观察这些影响。其中五个基因对维持细胞壁平衡很重要。该实验为鉴定植物防御机制中涉及的多种酶(激酶)和通道蛋白提供了基础。许多基因参与产生这些物质。

  最有趣的发现似乎是两个防御系统可以作为彼此的一种备份。“我们发现,如果我们阻止植物的免疫反应,保持细胞壁平衡的机制可以部分弥补这种阻塞。它们成为一种后备防御系统,”哈曼说。

  Science Signaling中的文章大大改善了对外部影响触发植物特定反应的关系的理解。“我们可以看到不同的物理影响如何引发不同的特定化学反应,”哈曼说。知道这一点,很容易看出人类可以影响植物以某种方式作出反应。

  除了有趣的基础研究之外,该结果还具有实用性。了解植物中各种防御机制的更多信息为解决方案开辟了新的可能性,这些解决方案可以帮助植物更有效地抵御不同的威胁。

  拟南芥实验的结果可以在农业中发挥重要作用,例如培育能够生产更好作物的水稻和玉米品种。每年生产超过10亿吨玉米,大米产量约为7.5亿吨。许多人和牲畜依赖这些植物作为其饮食的核心部分。大量人口将从这项研究中获得特别有价值的体验。

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