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植物如何在雨中激活免疫系统来对抗病原体

来源：花匠小妙招时间：2024-11-18 06:15

虽然雨水对植物的生存至关重要，但它也含有细菌和其他病原体，可能会对它们造成伤害。那么，植物如何保护自己免受这种威胁呢？

名古屋大学研究人员及其同事最近的一项研究表明，当植物暴露在雨中时，叶子表面被称为毛状毛状的结构认识到这场雨是导致疾病的风险因素，并激活其免疫系统以防止感染。这些发现发表在《自然通讯》杂志上，可能有助于开发保护植物免受降雨引起的传染病感染的方法。

植物有自己的免疫系统，就像人类和其他多细胞生物一样。当植物检测到病原体时，它们会表达与免疫相关的基因，以防止自己被感染。雨滴含有细菌、丝状真菌和病毒等病原体，因此会导致植物疾病。考虑到这一点，研究人员假设植物可以将降雨视为疾病的风险因素，并做出反应，以某种方式保护自己免受这种风险。

为了了解植物对降雨的反应，由田康美教授和名古屋大学助理教授Mika Nomoto领导的研究小组使用拟南芥幼苗进行了一项研究。该团队首先进行了RNA测序分析，以检查哪些基因在雨中暴露在叶子中表达。他们发现，几个主要的免疫相关基因是响应雨水表达的，这些基因由名为CAMTAs（钙调素结合转录激活剂）的免疫抑制基因调节。

由于CAMTA由钙离子（Ca2+）控制，该团队假设降雨有助于增加细胞中的Ca2+浓度。因此，他们通过将GCaMP3（一种与Ca2+结合时会发出绿色的基因）引入叶子，研究了拟南芥叶片中的Ca2+水平如何随着雨而变化。他们发现，当叶子暴露在雨水中时，叶面毛状体周围的Ca2+水平会增加。

结果表明，毛状体将雨水感知为风险因素，并诱导整个叶子的钙波（将Ca2+的局部增加传播到周围地区）使免疫抑制剂CAMTA失活，从而激活免疫相关基因。为了证实这一点，他们接下来以同样的方式使用缺乏毛状体的拟南芥突变体进行了实验，结果表明，钙波在突变体中的传播受到损害。

Tada教授说，从这些结果中，我们确认毛状体在感知雨水作为风险因素和激活免疫反应方面发挥作用。“我们的发现表明，我们也许能够随时随地人为提高植物对疾病的防御能力。使用这项技术，当环境条件足够恶劣，可能导致植物疾病时，我们可以激活作物的免疫反应，这可能会导致稳定的作物产量。”