为什么植物的叶尖不会感染病毒？中国科学家发现能抑制病毒的蛋白
寰宇科学新观察2020-10-09 11:33
本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。
众所周知，植物不像动物一样，体型长到一定大小后就不再生长了。对于很多植物来说，只要有充足的阳光、水分和营养，它们就能无限生长。甚至，截取植物身上的一小段枝叶，栽到别处，也能长出一株新的植物来。主导这一切的，是植物身上的活跃的植物干细胞。
分生组织中的植物干细胞，具有独特的能力，能够将自身转化为构成植物的各种特殊细胞，在适当的时候进行分裂，并根据需要产生任何类型的新细胞。简单来说，这种细胞能随时转化为叶子、茎干或根部等的具体的细胞。分生组织存在于所有植物的顶端，允许它们长出新的茎或新的根，在树上，也在树干上，它们增加了额外的周长。
自20世纪50年代以来，人们就知道植物顶端的分生组织，即茎尖分生组织（SAM），在产生其特殊的子细胞时，具有保持无病毒的显著能力，即使植物的其余部分被病毒彻底感染。这种情况不仅针对一种或少数的病毒，而且针对范围非常广的病毒。
从那时起，科学家和农民利用植物尖端的这种抗病毒能力，从受感染的供体植物中培育出新的植物，但不传播病毒。他们只需剪去叶尖的一小部分，在试管或培养皿中培养一段时间，然后重复几次，就能培养出无病原体的植物。
中国科学技术大学（USTC）的研究人员在10月8日发表在《科学》（Science）杂志上的一项新研究中，对这种不可思议的能力提出了新的见解。
研究小组给一株水芹植物接种了黄瓜花叶病毒，观察了发生了什么。当病毒向整株植物扩散时，研究人员注意到病毒在到达一个叫做WUSCHEL表达域的区域之前就停止了。WUSCHEL是一种极其重要的蛋白质，在植物胚胎发育的早期阶段，它在决定干细胞命运方面起着关键的调节作用，同时也监督分生组织，使分生组织保持在未分化状态，并指定分生组织将产生什么样的子细胞。
然后，他们将病毒直接接种到水芹的干细胞中，就在干细胞下方，发现病毒只在后者区域传播。“有一种叫做地塞米松的化学物质可以在我们的试验植物中诱导这些WUSCHEL蛋白的产生，”论文作者、来自USTC生命科学学院的教授赵忠说，“接下来，我们给更多的水芹接种病毒，然后对其中一些植物进行地塞米松治疗，而有些植物我们就不去管了。”结果，未经处理的植株中有百分之九十的植株感染了病毒，而经过地塞米松治疗的植株中，有90%没有受到病毒的侵袭。
WUSCHEL是如何战胜病毒的？研究人员发现，WUSCHEL蛋白可以抑制病毒蛋白的产生。病毒不能制造自己的蛋白质，而是劫持了有机体的蛋白质装配线，使其产生病毒的复制品。WUSCHEL蛋白质起着很大的作用，它本质上冻结了所有的蛋白质生产，无论是植物自身的蛋白质还是被病毒劫持的蛋白质，从而阻止了病毒的复制。
与直接在水芹中产生WUSCHEL蛋白的基因相似的基因在整个植物界非常广泛，因此研究人员对“这一策略是否能应用于将来获得广谱抗病毒作物品种的育种很感兴趣。”希望科学家们能够利用WUSCHEL蛋白研发出更有效的植物抗病毒方案，维持农林业的可持续发展。
举报/反馈
0
0
收藏
分享
