植物免疫機制新發現,未來可運用於控制農作物疾病

作者 | 發布日期 2016 年 03 月 19 日 0:02 | 分類 生物科技 follow us in feedly
Flickr/Rica

自人類步入農業社會以來,農作物的產量以及健康便和社會的穩定性息息相關,有時候植物的疾病和人類自己的疾病重要性不相上下,植物疾病的相關研究更是一直對於社會經濟有著不可輕視的影響力。



來自英國基因體分析中心(The Genome Analysis Centre,TGAC)以及劍橋大學盛伯理研究室(The Sainsbury Laboratory,TSL)的科學家合作測量開花植物的免疫相關基因,以此研究植物之中用於偵測外來病原分子層次機制,這項研究將會對於後續研究農作物疾病有著顯著貢獻。

近日科學家發現稻米及阿拉伯芥中一群被稱為 NLR(Nucleotide-binding Leucine-Rich Repeat receptors)的受體在植物對抗疾病的機制中扮演重要角色。研究團隊在不同植物種中尋找此類型基因,許多重要作物例如小麥、馬鈴薯以及油菜籽也在其中。

植物體用於偵測和微生物之間錯綜複雜的交互作用的受器稱為植物免疫受體,在植物的健康狀態扮演重要角色。其中,有一系列的受體的調控能夠為植物抵抗疾病機制提供重要訊息。

此項研究的目標 NLR 受器存在於許多種植物之中,是植物受到外來攻擊的感測器。這些 NLR 受器會在植物受到外來病原體或生物入侵時被活化,並在活化之後啟動受感染細胞的自毀機制。也就是說,一旦外來病原體感染植物細胞並且和細胞的 NLR 結合,就可能啟動自毀機制,如此一來便能在病原體接觸感染到其他細胞前阻止其生長。

同時身為 TGAC 研究小組領導人和 TSL 一員的 Ksenia Krasileva 博士和她的同事 Jonathan Jones 教授及 Panagiotis Sarris 博士合作,掃描檢測了包含 19 種農作物種的 40 個可能的植物基因序列,想藉此找到所有和其他植物蛋白質結合的 NLR。在這項研究中,研究者們測試多種的植物家族,發現有些 NLR 和植物的蛋白質融合的狀況在特定的植物家族中非常普遍,這項結果對於對抗植物疾病的研究來說有著重要意義。

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(Source:BMC Biology

此項研究的主要作者 Ksenia Krasileva 博士表示:「我們在許多開花植物中偵測它們多樣的免疫受體的方法,顯示出某些新發現基因可能對於植物的健康非常重要。這項研究為其他研究植物免疫機制的學者們提供了非常豐富的資訊,除此之外,培育植物的業者也能夠根據我們的研究,找出提升作物生產穩定性的方法。我們發現 NLR 和植物蛋白質融合能夠為做為病原體目標的宿主蛋白質提供訊息,而這些資訊在未來可能使我們能夠藉此發現新的植物免疫來源。」

此項研究的共同作者 Jonathan Jones 博士也表示:「去年我們發現了植物 NLR 免疫受體能夠帶著一個模仿病原體目標的蛋白質。有趣的是,這些和蛋白質融合的 NLR 與病原體的目標明顯的一致性,代表有些重要的宿主構造也能成為病原體目標,病原體也因此有著更強的感染力。」

此研究的第一作者 Panagiotis Sarris 博士補充:「在演化過程中植物和病原不斷的演化競爭,而這項研究有了突破性的發現,植物免疫受體所帶內建的蛋白質區域,使它們能夠偵測病原體並且活化開啟防衛機制。這些發現夠幫助我們了解更多微生物病原體在感染宿主時所使用的策略。」

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(首圖來源:Flickr/Rica CC BY-SA 2.0)

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