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科技報導

植物如何抵抗病毒?中國科學家發現了植物幹細胞的廣譜抗病毒機制



像人類一樣,植物也會因病毒而生病。 植物病毒引起的疾病是威脅農業生產的第二大嚴重疾病。 受病毒感染的農作物將帶來毀滅性後果,從單產下降到收成嚴重。 那麼,植物如何抵抗病毒? 有沒有辦法抵抗大多數威脅農作物的病毒,從而確保穩定的糧食生產? 中國科學家給出了漂亮的答案。 今天清晨出版的《科學》雜誌報導了中國科學技術大學趙忠團隊的最新研究成果:發現了植物幹細胞免疫病毒的關鍵因子WUSCHEL(WUS)蛋白,並揭示了植物幹細胞的廣譜抗病毒機制。

同行專家這樣評價:該研究解決了一個長期存在的問題,是植物病理學和植物發育領域的開創性研究。

植物幹細胞的廣譜抗病毒機制示意圖。藝術設計:馬自松,梁艷

植物幹細胞的廣譜抗病毒機制示意圖。藝術設計:馬自松,梁艷

據趙忠教授介紹,就像人體對許多病毒免疫一樣,植物也可以憑藉自身的免疫力抵抗病毒。 儘管國內外研究人員從RNA干擾,自噬和植物激素等多個角度進行了大量研究,但尚不清楚植物幹細胞具有廣譜抗病毒能力的原因,這影響了植物抗病毒劑的發展。技術的發展。 目前,已知有1000多種植物病毒,但是人類現有的抗病毒方法只能針對少數幾種病毒。 而且,隨著病毒的不斷發展,抵抗力將逐漸減弱。

趙忠教授(右一)在指導學生。

趙忠教授(右一)在指導學生。

在現有的抗病毒生物技術中,“莖尖排毒”是可用於大多數植物並從體內清除病毒的最罕見的技術之一,但其潛在機制尚未被揭示。 趙忠的團隊以莖尖排毒技術為靈感來源。 經過8年的艱苦研究,他們發現WUS是植物幹細胞中的關鍵抗病毒蛋白。 幹細胞中的WUS是一種非常保守的蛋白質,在低等植物中普遍存在。 該蛋白質是通過病毒感染誘導的,並且通過直接抑制一種甲基轉移酶基因,它會影響參與蛋白質合成的細胞主要細胞器“核醣體”的組裝,從而降低蛋白質合成的速度。 這將直接導致病毒無法利用植物細胞完成其自身的蛋白質翻譯以及病毒的複制和裝配過程,從而抑制病毒的傳播。

幹細胞抗病毒蛋白廣譜抗病毒示意圖。藝術設計:吳海軍等

幹細胞抗病毒蛋白廣譜抗病毒示意圖。藝術設計:吳海軍等

研究人員發現,WUS蛋白也可以成為其他細胞抵抗病毒的“武器”。 在植物的其他細胞中表達WUS蛋白的研究人員可以保護植物免受病毒感染。 同時,研究人員還檢查了多種病毒,並確認WUS蛋白可以抑制這些病毒對植物細胞的感染。 這表明WUS蛋白介導的干細胞病毒免疫具有廣泛的範圍。

植物細胞中的WUS通過破壞細胞蛋白質合成來防止病毒複製並維持細胞健康。藝術設計:陳磊和梁艷

植物細胞中的WUS通過破壞細胞蛋白合成來防止病毒複製並維持細胞健康。藝術設計:陳磊和梁艷

這項工作研究了植物分生組織的廣譜抗病毒免疫活性,並首次發現了病毒抗性和分生組織維持基因之間的這種精確的分子聯繫。

趙忠說,他們計劃下一步將結果應用於人工蛋白質進化技術的基礎上,篩選出高抗病性蛋白質,並利用生物技術將其轉移到多種農作物上以獲得廣譜的新農作物。高抗病性。 品種。 他說,WUS是一種保守的干細胞調節蛋白,其同源蛋白存在於多種植物中。 WUS蛋白介導的廣譜抗病毒機制可以為各種作物的抗病毒控制提供新的研究思路,並為解決全球糧食穩定問題帶來新的曙光。” (趙永新,范瓊,盧謙)