从地球生命发展史来看，植物作为食物链中的生产者几乎撑起了整个生态圈。它们是生态圈基石般的存在，如果缺失了生态系统必然会崩溃。但植物也会像动物那样遭到病毒、病菌等病原体的攻击，因此为了保护自己，许多种类的植物在漫长的演化过程中发展出了独特的预防机制和清除机制。
根据了解，近期《细胞》期刊上发表了一篇关于植物防御机制的研究论文。该论文指出来自中国科学院分子植物科学中心的西班牙籍研究员罗莎·杜兰率领她的团队在植物细胞内发现了一条连接细胞膜和叶绿体的重要通道。经过他们的研究，这条通道可以让植物细胞膜在识别病原体后迅速将信号传到内部的叶绿体，然后再由叶绿体传到细胞核。
细胞膜是如何将警报传到细胞内部的？
细胞膜作为细胞的坚实壁垒，它的表面存在许多可以识别危险异物的结构。更重要的是，细胞膜在识别出危险物质的时候，还需要将信号传到内部关键的细胞器，从而启动防御机制。细胞核是植物细胞内部控制遗传和生命活动的关键场所，因此罗莎团队意识到细胞膜和细胞核之间应该存在着某种联系，于是该团队对此展开研究。
最终研究人员将目标锁定在叶绿体这个细胞器上，对此估计不少朋友会好奇，叶绿体是植物细胞进行光合作用的场所，它与传递危险信号又有什么关系呢？而实验人员发现，叶绿体在传递细胞膜的识别信号上扮演着十分重要的“中转”作用。他们发现有一些特殊的植物蛋白可以从细胞膜上获取信号，然后将信号传到叶绿体那里。
一般情况下，叶绿体和细胞核之间的信息传递方向是从细胞核传到叶绿体，因为细胞核会发出控制命令。而叶绿体接收到危险信号后，它会启动“逆行信号传递”的机制，将危险信号强行送到细胞核。细胞核成功识别之后，就会激活相应的抗病基因让它们表达，从而对病原体发起防御措施。
病原体如何“乔装”混入细胞内部？
然而罗莎团队还发现，有些病原体十分“狡猾”，它会通过一番“乔装打扮”混入细胞内，然后抑制危险信号的传递，这是怎么回事呢？研究人员发现，一些特殊的植物病原体拥有模仿传递危险信号的植物蛋白质的能力，使得它们附着在细胞膜上时会被细胞膜认为是该植物蛋白质，然后放它进入细胞内。
一旦进入细胞后，它会一路冲向叶绿体，然后在叶绿体内部作怪，导致叶绿体无法成功地将危险信号传给细胞核。这一系列的操作使得细胞核无法发出抵御病原体的指令，从而让病原体获得了在细胞内存活和繁殖的机会。病原体的狡猾被认为是与植物细胞防御机制共同进化的，这就是所谓的“道高一尺，魔高一丈”。
未来应该如何应对病原体对植物的损害？
调查数据显示，植物病原体的侵害导致全球每年都会有大量植物死亡，这不仅破坏了自然环境，还导致人类农作物生产出现巨大的损失，因此如何预防植物病害一直都是全世界科学家重点关注的问题。此次罗莎团队发现了植物细胞传递危险信号的机制，同时也揭露了某些植物病原体狡猾的一面，这对之后研究如何预防植物病害都有实质性的帮助。
据了解罗莎团队目前依然在做关于如何预防植物病害方面的研究，接下来他们将重点关注怎样破除某些病原体“挟持”叶绿体的行为。如果未来科学界出现了有效的方法，那么对于全世界的农民来说都是福音，对于全球的植食动物来说也是福音，因为植物是它们生存的基础。
资料来源：
科学网 8月25日 《非常“道”：从细胞膜到叶绿体》
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