來源：BioArt植物

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植物在生長發(fā)育過程中經(jīng)常遭受各種威脅，包括病原體（例如病毒和細(xì)菌）的攻擊。在長期進(jìn)化過程中，植物已形成一系列復(fù)雜且巧妙的機(jī)制來感知來自病原體的威脅信號，并產(chǎn)生相應(yīng)的防御反應(yīng)，從而阻止或清除病原體入侵。這個過程包括植物對病原體信號的識別，并將信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)，最后激活和協(xié)調(diào)下游防御反應(yīng)。植物對病原體信號的識別和響應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞膜上。植物通過細(xì)胞膜感知特定的分子以感知病原菌的存在，并發(fā)出“警報”，隨后這些“警報”傳遞到細(xì)胞內(nèi)部，最終到達(dá)細(xì)胞核，調(diào)節(jié)植物抗病基因表達(dá)。但迄今為止，這種“警報”信息如何在細(xì)胞內(nèi)傳遞尚不完全清楚。

葉綠體作為為植物特有的進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，在調(diào)節(jié)植物對刺激響應(yīng)中起著核心作用。大量研究證實(shí)了葉綠體在植物免疫反應(yīng)中的基本功能：植物感知危險信號后，葉綠體作為鈣信號和活性氧信號的來源，將信號傳遞到細(xì)胞核，導(dǎo)致防御相關(guān)基因（比如水楊酸合成相關(guān)基因）的表達(dá)以及病原體模式分子觸發(fā)的免疫反應(yīng)（pattern-triggered immunity，PTI）激活。然而，病原體攻擊信號是如何從細(xì)胞外周傳遞到葉綠體以及從葉綠體傳遞到細(xì)胞核的分子基礎(chǔ)仍然不清楚。

2020年8月24日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心上海植物逆境生物學(xué)研究中心Rosa Lozano Duran研究團(tuán)隊在Cell上發(fā)表了題為A Defense Pathway Linking Plasma Membrane and Chloroplasts and Co-opted by Pathogens的研究論文。該研究揭示了一條連接細(xì)胞膜和葉綠體的重要信號傳遞途徑，病原體可以劫持這種在植物細(xì)胞內(nèi)部傳遞信息的途徑，抑制植物防御反應(yīng)的激活。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)不同類別的病原體進(jìn)化出相似的策略來利用這種植物途徑，達(dá)到抑制植物防御的目的，有力證明了這條連接細(xì)胞膜和葉綠體的信號傳遞途徑在植物與微生物相互作用中起著核心作用。

番茄黃化曲葉病毒（Tomato yellow leaf curl virus， TYLCV）的C4蛋白包含兩個重合的定位信號：細(xì)胞膜定位的豆蔻?；稽c(diǎn)（N-myristoylation site）和葉綠體定位的葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽（cTP）。該研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)病原菌激活防御反應(yīng)時，C4蛋白從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到葉綠體上，與類囊體跨膜蛋白CAS（Calcium Sensing Receptor）結(jié)合，并抑制CAS相關(guān)的免疫反應(yīng)。

有趣的是，許多進(jìn)化上不相關(guān)的病毒和細(xì)菌病原體出現(xiàn)一種趨同進(jìn)化：這些病原體的效應(yīng)蛋白均存在著豆蔻?；稽c(diǎn)和cTP，表現(xiàn)出質(zhì)膜/葉綠體雙定位，并抑制葉綠體依賴的防御反應(yīng)。此外，在一些保守的植物蛋白中也發(fā)現(xiàn)了這兩種靶向信號的共同出現(xiàn)，并在防御反應(yīng)發(fā)揮了重要作用，比如擬南芥CPK16（Calcium Protein Kinase 16）蛋白。

因此，該研究結(jié)果表明，植物中存在一條連接質(zhì)膜和葉綠體并激活防御反應(yīng)的途徑，并且這條途徑在宿主-病原體協(xié)同進(jìn)化過程中被植物病原體所選擇，通過抑制SA相關(guān)防御反應(yīng)來促進(jìn)病原體毒力。

病毒和細(xì)菌的效應(yīng)蛋白挾持植物細(xì)胞膜到葉綠體的抗病信號途徑以抑制植物免疫

真菌、細(xì)菌、病毒等多種植物病原體在全球范圍內(nèi)對農(nóng)作物生產(chǎn)造成了巨大損失，嚴(yán)重威脅世界糧食安全。這種新途徑的發(fā)現(xiàn)為設(shè)計的植物保護(hù)策略和開發(fā)新的抗病品種提供了新思路。重要的是，該研究表明在沒有病原體存在的情況下可以增加植物對病原體的防御能力而不影響其生產(chǎn)力，從而達(dá)到改善植物抗性和不影響植物生長的雙重目的。

Rosa Lozano Duran（分子植物卓越中心供圖）
當(dāng)前標(biāo)題：Cell新發(fā)現(xiàn)!中國研究團(tuán)隊揭示連接細(xì)胞膜和葉綠體的信號傳遞途徑
文章源于：http://weahome.cn/article/cjdhhc.html