植物防御机制的“闸门”被找到

  同人类一样,面对不良环境,植物也会启动自身的免疫反应,近日,南京农业大学最新研究揭示了植物防御机制的重要“闸门”,对于改变传统植物病虫害防控思维,以及新技术的研发提供了重要依据。该研究结果于近日刊登在国际权威期刊《美国科学院院报》上。

  据了解,植物启动自身免疫反应主要依赖于一种叫茉莉酸(JA)的植物激素,但伴随生物进化,有的植物对其不再敏感,单纯依赖茉莉酸无法激发自身的免疫反应。该项研究发现,原来是植物茉莉三信号途径中的关键JAZ蛋白发生变异,导致蛋白的功能发生变化所致,从而找到了影响植物防疫机制的重要“闸门”。

  “分子之间的结合非常精细,我们的工作就是从原子水平上,探究植物体内分子互作的精密世界。”该论文第一作者,南京农业大学植物保护学院教授张峰告诉记者,关于茉莉酸这一重要植物激素的信号传导途径,科学家们研究了将近半个世纪,他们想弄明白的是,为何随着生物的进化植物对JA不再敏感、植物的防疫反应不能被激活了。

  植物的防疫反应不能被激活,是不是意味着植物对不良环境毫无抵抗力了?那么,科学家们不是应该竭力避免这种情况的发生?论文的通讯作者,南京农业大学植物保护学院周明国教授认为,“这是传统的病害防控思维,认为应该最大限度地激发植物启动防御反应,但实际上,植物在启动防御的过程中会伴随着自身大量的能量损耗,结果便是,病害遏制了,植物也长‘颓’了。”

  周明国说,此项研究的重要意义在于如何“部分”地发挥防御反应的抑制功能,在植物的“防御”与“生长”之间达到很好的平衡。据了解,南农大该研究团队之前通过广泛合作已经揭示了植物防御反应的抑制与激活机制,该成果发表在2015年《自然》杂志上。

  “如果说,之前的研究相当于找到了控制植物防御反应的‘开关’,那么,植物茉莉酸脱敏蛋白复合物功能的揭示,让我们握住了植物防御与生长调节的一道‘闸门’,通过控制‘闸门’的开放范围,我们能够在植物病害防控中,一部分依靠植物内在的免疫反应、另一部分则借助外在的化学杀菌剂,通过二者的协同作用,达到病害防治与作物生长的‘一箭双雕’,这将极大提高化学农药的使用效果。”周明国说。