树叶会为细菌入侵做准备吗?

美国密歇根州立大学-多伊植物研究实验室(PRL)的科学家们进行了一项新的研究，展示了这种名为CAMTA的蛋白质如何帮助激发整个植物对细菌的免疫力。这项研究发表在《分子植物》杂志上。

不像我们人类，当事情变坏的时候，植物不会打包逃跑。相反，它们进化出了分子技巧来应对不同的威胁。

这些技巧非常复杂，不是一个简单的坐等威胁过去的问题。相反，植物采取全员参与的方式来生存。

以CAMTA蛋白系统为例。它的主要作用之一是加强植物对长时间寒冷的预期。极低的温度会导致冻伤，从而限制农作物的产量。CAMTA蛋白控制着基因的激活，从而产生对冷冻的耐受性。

但多年的研究表明，CAMTA还有另一项重要的工作。Thomashow实验室2017年的一项研究表明，它可以保护受寒冷影响的植物免受细菌入侵。

他们的想法是，不管植物对寒冷的准备有多充分，它们还是会在严寒中受伤。这些损伤部位很容易受到细菌感染。

这项新的研究表明，CAMTA甚至进一步发挥了这种保护作用。当细菌破坏树叶时，CAMTA会帮助警告周围未受影响的树叶，为可能的入侵做准备。

预警信标:系统获得性抗性

当叶子被病原体感染时，植物会产生一种叫做水杨酸的化学物质。SA水平的增加告诉植物激活数百种防御基因来对抗威胁。

还有更多。被感染的植物还会产生另一种化学物质，扮演厄运使者的角色。这种化学物质被称为pipecolic acid，简称PIP。

“匹普，以及从匹普中衍生出的另一种化合物，会传播到遥远的未受影响的树叶上，”Thomashow实验室的博士后Yong Sig Kim说，“它们启动了病原体的防御反应。如果未受感染的叶子受到感染，它们可以迅速地做出强有力的防御反应。

这种被称为系统获得性抗性(SAR)的预警系统有助于整个植物对病原体的攻击变得高度敏感。这是植物试图阻止感染传播的一种方式。

发挥更大作用

我们发现CAMTA系统在调节这种系统获得性抗性方面也有作用。麦克·托马肖说，他是密歇根州立大学多伊分校植物研究实验室的杰出教授。“在正常情况下，CAMTA抑制PIP的产生。当一种病原体被检测到，CAMTA抑制被解除，PIP水平上升。”

当PIP到达未受影响的叶片时，它发出的厄运信息会激活那些通常对初级防御信号SA做出反应的防御基因。

“我们已经提出，PIP导致远端叶片对现场已经存在的低水平SA变得敏感，从而激活了系统获得性抗性，”托马斯休说。

CAMTA的工作始于2008年，是科学家的礼物一直在给予。

“它不断产生新的功能!”Kim说。由于我们对冷应力的兴趣，我们开始在CAMTA上工作。然后我们发现了这种与生物压力的密切联系。我们总是问自己:CAMTA还能做什么?”

“我们的主要线索是，这些蛋白质体积庞大，并且拥有迷人的基因图谱，”Kim说。“例如，我们关注的主要蛋白质CAMTA 3，有大约1000个氨基酸和许多结构域。每个域可以解锁一个特定的功能。”