據說,世界上 10% 到 15% 的農業生產損失是由疾病引起的。 由於這種植物病害的 70-80% 是由絲狀真菌引起的,因此保護作物免受絲狀真菌的侵害是有效養活世界人口的重要問題。 病原真菌要想感染植物,就必須突破植物的表皮細胞,侵入植物內部。 換句話說,植物表皮細胞是阻止環境中病原真菌侵襲的第一道屏障。 那麼表皮細胞具有什麼樣的防禦功能呢?
有趣的是,眾所周知,植物的表皮含有與光合作用無關的小葉綠體。 但是,尚不清楚它具有什麼功能。 為什麼植物表皮中有對光合作用貢獻不大的小葉綠體?
信州大學農學部助理教授 Hiroki Irieda 和京都大學農學研究生院 Yoshitaka Takano 教授發現,植物表皮中的小葉綠體控制著真菌病原體的進入。 兩人發現,小葉綠體響應真菌攻擊,在細胞內急劇移動到表層,並參與了這種防禦反應。
在這項研究中,兩人首先研究了表皮葉綠體對什麼樣的病原真菌有反應。 結果,他們發現多種病原絲狀真菌引起表皮葉綠體的表面遷移。 有趣的是,還發現這些致病性絲狀真菌是所謂的“非適應”,並被阻止侵入表皮細胞。 另一方面,在表皮葉綠體停止遷移到表層的植物中,適應性致病真菌更有可能侵入表皮。
接下來,他們成功地找到了參與表皮葉綠體表面遷移的植物蛋白。 當通過基因轉移引入產生過量產生這種蛋白質的植物時,表皮葉綠體不會移動到表層以抵抗病原絲狀真菌。 在這種轉基因植物中,對病原絲狀真菌表皮入侵的免疫力降低。 還發現在表皮葉綠體停止遷移到表層的植物中,病原真菌更有可能侵入表皮。 這些結果表明,表皮葉綠體向表層的遷移參與了阻止病原真菌入侵的防禦反應。
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