雨提示植物激活他们的免疫系统

虽然雨水对植物的生存至关重要,它还包含细菌和其他病原体会导致他们伤害。所以植物如何保护自己免受这种威胁?

最近的一项研究由名古屋大学的研究人员和他的同事们发现,当植物暴露于雨水,叶表面的毛发状结构称为毛状体承认这场雨是引起疾病的危险因素并激活免疫系统,防止感染。这些研究结果,发表在《自然》杂志上通信,可能导致发展的方法来保护植物免受传染病引起的雨。

工厂有自己的免疫系统,就像人类和其他多细胞生物。当植物检测病原体,它们表达的几种基因,防止自己被感染。雨滴含有病原体,如细菌、丝状真菌和病毒,因此,可以在植物引起疾病。有鉴于此,研究人员推测,植物可以识别雨作为疾病的危险因素和反应保护自己免受这种风险。

了解植物如何应对雨,Yasuomi Tada教授领导的研究团队和名古屋大学的助理教授米卡野本使用拟南芥幼苗进行了一项研究。团队开始进行RNA序列分析研究的基因表达,树叶当他们暴露于雨。他们发现,几个主要的几种应对雨中基因表达,这些基因是由免疫抑制基因称为CAMTAs (calmodulin-binding转录激活物)。

因为CAMTAs是由钙离子控制(Ca2 +),研究小组推测,雨可以增加细胞的钙离子浓度。因此,他们研究了拟南芥叶Ca2 +水平如何改变应对雨中通过引入GCaMP3——基因结合后,会发出荧光绿色Ca2 + -到树叶。他们发现当树叶被暴露于雨水,Ca2 +水平在毛状体在树叶表面增加了。

结果表明,毛状体感觉雨是一个风险因素和诱发钙波(本地化的传播增加Ca2 +周边地区)在叶灭活免疫抑制剂CAMTA从而激活免疫相关基因。为了证实这一点,他们以同样的方式下进行实验使用的拟南芥突变体缺乏毛状体,结果表明钙波的传播是妥协的突变体。

“从这些结果,我们证实毛状体感应雨中扮演一个角色作为风险因素和激活免疫反应,”恩教授说。“我们的发现表明,我们可以人为地提高植物对疾病的防御能力在任何时间和任何的时间长度。使用这种技术,我们可以激活农作物的免疫反应足够当环境条件恶劣的植物中可能引起疾病,导致稳定的粮食产量。”

参考:野本Matsumura M, M, Itaya T, et al。Mechanosensory毛状体细胞引起机械stimuli-induced免疫反应在拟南芥。Nat Commun。2022;13 (1):1216。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 28813 - 8

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