垂死的植物细胞警告健康细胞避免疾病

“临终集会”、“最后的欢呼”——生物在临终前神秘地振作起来的情况并非闻所未闻。事实证明，植物也会这样做，至少在细胞水平上是这样。

一项新的研究表明，患病的植物细胞在它们最终死亡之前会聚集起来，在生命消失之前启动它们的蛋白质制造机器。杜克大学生物学教授XinnianDong说，这种报废激增有一个重要目的：它实际上有助于植物的其余部分保持健康。

Dong及其同事在2月17日出版的CellHost&Microbe杂志上确定了这种细胞生命周期结束好转背后的驱动力。

任何照料过花园或试图让悲伤的室内植物复活的人都知道，就像人一样，植物也会生病。

事实上，超过15%的我们赖以获取食物的作物(如小麦、水稻和玉米)因真菌和细菌等植物病原体而流失，每年造成2200亿美元的损失。

幸运的是，植物有一个内置的防御系统来帮助它们抵抗疾病。但与人类和其他动物不同的是，植物没有专门的杀菌细胞，这些细胞会通过血液流动寻找并消灭入侵者。植物细胞不能四处移动，因此为了应对感染，它们使用了不同的防御策略：减少损失。

当植物感觉到它受到微生物入侵者的攻击时，感染部位的细胞会牺牲自己以防止疾病传播到其他组织。

在这项新研究中，研究人员测量了被称为丁香假单胞菌的细菌病原体感染的拟南芥植物叶细胞内蛋白质(生命的主力分子)产生的变化。

研究小组发现，在患病植物细胞自毁之前，其蛋白质制造机器做了一件令人惊讶的事情：它实际上没有关闭，而是加速运转。

“在它们死前，它们实际上会产生大量蛋白质来帮助植物的其余部分，”董说。注定要死去的细胞内的这种激增是一种求救信号，就好像在说，“我们要下去了;救救你们自己。”

“它们向植物的其他部分发出我们受到攻击的信号”，以启动健康组织中的免疫系统，Dong说。

与杜克大学博士后研究人员陈天元和徐国勇(现为武汉大学教授)一起，董和他的同事们还想弄清楚受感染的植物细胞是如何在引发自身毁灭之前启动这种“最后的告别”的。

通过遗传筛选，他们发现了一种名为CDC123的植物蛋白，该蛋白启动了一个称为高速转化的过程，该过程由一种名为ATP的能量携带分子的水平升高推动。

在具有突变形式的CDC123的植物中，他们发现受感染的细胞在死亡前不再能产生蛋白质，而且植物也不善于阻止丁香假单胞菌。

“我们离了解真正导致植物抗病性的原因又近了一步，”研究植物免疫分子基础30多年的董说。

研究人员希望他们在拟南芥中的发现可以应用于水稻等具有重要经济意义的作物，以在不影响产量的情况下增强抗病性。

董说，其他物种(包括酵母和人类)的翻译需要相同的CDC123蛋白，这就提出了类似机制是否可能在植物以外发挥作用的问题。

例如，在动物身上，微生物感染会引发一种称为细胞焦亡的细胞自我毁灭，它会提醒免疫系统。董说，在这种类型的细胞死亡期间是否也会发生类似的“临终集会”还有待检验，“但我们希望研究人员能够对此进行调查。”