植物抗病之路:从细胞膜到叶绿体，科学家们在植物抗病信号通路方面有了重大发现

植物是地球上几乎所有生命的基础。它们通过光合作用将太阳能转化为化学能，并产生我们赖以生存的氧气。植物也与人们的日常生活息息相关。植物还需要面对来自周围环境的各种威胁，这些威胁会受到植物病原体(如病毒和细菌)的攻击，使植物生病甚至死亡。

在长期的进化过程中，植物形成了一系列复杂而巧妙的机制来感知来自病原体的威胁，并产生相应的防御反应，从而防止或消除病原体的入侵。该过程不仅包括简单的威胁识别，还需要在空之间传输识别的信号，并协调各种响应。

对信号的识别和反应发生在植物细胞水平。植物细胞表面有一层细胞膜，可以将细胞内部与外界环境隔离开来，细胞膜外部是潜在病原体接触的重要场所。因此，植物需要通过细胞膜感知特定的分子，以便知道潜在攻击者的存在并发出“警报”。这些“警报”必须传递到细胞内部，并到达不同的细胞区室，包括叶绿体。叶绿体是植物光合作用的独特细胞器，在调节植物对刺激的反应中也起着关键作用。这些“警报”信号最终到达储存遗传物质的细胞核，并调节植物抗病基因的表达。尽管它对植物的生存非常重要，但到目前为止，这种“警报”信息是如何在细胞中传播的还不完全清楚。

8月24日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物胁迫生物学研究中心研究团队罗莎·洛扎诺-杜兰(Rosa Lozano-Duran)在国际知名学术期刊《细胞》(Cell)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。本文报道了一些植物蛋白是如何与细胞膜结合的，以及当病原体存在时，它们是如何从细胞膜转移到叶绿体的，“警告”叶绿体受到威胁。

然后，叶绿体通过“逆向信号传递”过程将这一信息传递到细胞核，从而调节抗病基因的表达，激活抵御入侵者的防御。这种途径是植物细胞将危险信号从外部传递到叶绿体的策略之一，可以快速、及时、准确地整合信号并产生适当的下游反应。

植物病原体及其宿主长期以来一直处于类似“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传递信息的方式。一些来自植物病毒和致病细菌的蛋白质可以巧妙地“模仿”这些植物蛋白质的行为。当植物细胞受到攻击时，它们可以与细胞膜结合并移动到叶绿体中。一旦进入叶绿体，这些病原体蛋白将破坏叶绿体和细胞核之间的通讯，从而阻碍植物防御反应的激活，并帮助病原体的生存和繁殖。

这项工作发现，不同的病原体进化出类似的策略，利用这种植物途径抑制植物防御，这有力地证明了这种连接细胞膜和叶绿体的信号传递途径在植物和微生物的相互作用中起着核心作用。

许多植物病原体，如真菌、细菌和病毒，给世界农作物生产造成了巨大损失，严重威胁着世界粮食安全。这种新方法的发现为设计植物保护策略和开发新的抗病品种提供了新的思路。这项工作还表明，在没有病原体的情况下，植物对病原体的防御能力可以提高，而不影响其生产力，从而达到改善植物健康和不影响植物生长的双重目的。

罗莎是中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物胁迫生物学研究中心的研究带头人。她领导的团队主要研究植物病毒如何导致疾病，尤其是病毒如何操纵细胞功能。该团队利用分子生物学、细胞生物学和基因组学等综合方法研究了脱氧核糖核酸病毒、双生病毒和宿主之间的相互作用。

罗莎在西班牙马拉加大学获得博士学位，然后在英国诺里奇的塞恩斯伯里实验室担任博士后研究员。2015年，她在上海成立了自己的独立研究小组，担任青年研究小组组长，并于2017年晋升为正式研究小组组长。(经济日报记者沈泽振)