和人類一樣，植物感染病毒也會生病。植物病毒引發(fā)的病害是威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第二大病害，作物染上病毒將帶來毀滅性后果，輕則減產(chǎn)、重則絕收。
那么，植物如何抵抗病毒?有沒有一種方法，能夠抵御威脅作物的大部分病毒，進(jìn)而保障糧食穩(wěn)產(chǎn)?
我國科學(xué)家交出了漂亮的答卷。今天凌晨出版的《科學(xué)》雜志報(bào)道了中國科技大學(xué)趙忠團(tuán)隊(duì)的最新研究成果：找到了植物干細(xì)胞免疫病毒的關(guān)鍵因子—WUSCHEL(WUS)蛋白，并揭示了植物干細(xì)胞的廣譜抗病毒機(jī)制。
同行專家如此評論：此研究解決了一個(gè)長期存在且備受關(guān)注的問題，是植物病理學(xué)和植物發(fā)育領(lǐng)域的一個(gè)開創(chuàng)性研究。
據(jù)趙忠教授介紹，與人體對許多病毒有免疫抵抗能力一樣，植物也能憑借自身的免疫能力抵抗病毒。盡管國內(nèi)外研究人員已從RNA干擾、細(xì)胞自噬、植物激素等多個(gè)角度進(jìn)行了大量研究，但對于植物干細(xì)胞具有廣譜抗病毒能力的原因依然不清楚，影響著人類研發(fā)植物抗病毒技術(shù)的發(fā)展。目前已知的植物病毒有1000多種，但人類現(xiàn)有的抗病毒手段只能針對少數(shù)的病毒;而且，隨著病毒不斷進(jìn)化，抗性也會逐漸減弱。
在已有的抗病毒生物技術(shù)中，“莖尖脫毒”是少有的可以應(yīng)用于大多數(shù)植物、清除體內(nèi)病毒的最有效的，但其深層機(jī)理一直未被揭示。趙忠團(tuán)隊(duì)以莖尖脫毒技術(shù)為靈感來源，歷經(jīng)8年潛心研究，發(fā)現(xiàn)WUS是一個(gè)存在于植物干細(xì)胞中的關(guān)鍵抗病毒蛋白。干細(xì)胞內(nèi)的WUS是一個(gè)非常保守的蛋白，從低等植物到高等植物中普遍存在。這個(gè)蛋白受病毒感染誘導(dǎo)，并且通過直接抑制一類甲基轉(zhuǎn)移酶基因，影響了細(xì)胞參與蛋白質(zhì)合成的主要細(xì)胞器“核糖體”的組裝，從而降低了蛋白質(zhì)合成速率。這將直接導(dǎo)致病毒不能利用植物細(xì)胞完成自身蛋白質(zhì)的翻譯和病毒的復(fù)制、組裝過程，從而抑制了病毒的傳播。
研究人員發(fā)現(xiàn)，WUS蛋白也可以成為其他細(xì)胞抵抗病毒的“利器”，研究人員在植物其它細(xì)胞中表達(dá)WUS蛋白，可以保護(hù)植物免受病毒的感染。同時(shí)，研究人員還檢查了多種病毒，證實(shí)WUS蛋白均可以抑制這些病毒對植物細(xì)胞的感染。這說明，WUS蛋白介導(dǎo)的干細(xì)胞病毒免疫具有廣譜性。
該工作研究了植物分生組織存在的廣譜抗病毒免疫活性，第一次發(fā)現(xiàn)在病毒抗性和分生組織維持基因之間存在如此精確的分子連接。
趙忠介紹說，下一步他們計(jì)劃將該成果應(yīng)用到育種中，基于蛋白質(zhì)人工進(jìn)化技術(shù)，篩選高抗病蛋白，并利用生物技術(shù)轉(zhuǎn)入多種作物中，以得到廣譜高抗病的作物新品種。他表示， WUS作為一個(gè)保守的干細(xì)胞調(diào)節(jié)蛋白，其同源蛋白存在于多種植物中。“WUS蛋白介導(dǎo)的廣譜抗病毒機(jī)制可以為多種作物抗病毒防治提供一個(gè)新的研究思路，為解決全球糧食穩(wěn)產(chǎn)帶來新曙光。”(趙永新、范瓊、呂騫)
關(guān)鍵詞： 植物干細(xì)胞廣譜抗病毒機(jī)制
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