中科大團隊揭開了植物尖端免疫病毒的機制
植物之所以能夠無限生長,是因為植物幹細胞形成了分生組織。幹細胞可將自身轉化為各種特定細胞,可在適當的時候進行分裂,並根據需要產生任意類型的新細胞。分生組織存在於所有植物的頂端,使它們能夠長出新的莖或根;樹榦的的樹皮下也有一層分生組織,用於增加樹榦的粗度。
自1950年代以來,已知植物頂端的分生組織或頂芽分生組織(SAM)具有極強的排斥病毒的能力,即使植物的其餘部分已被病毒徹底感染。植物尖端免疫的不是少數幾類病毒,而是已知的大量病毒。
從那以後,科學家和農民嘗試利用這種抗病毒能力——可能是植物中最重要的部分,從被感染的供體植物中培育出新的健康植物。他們剪掉尖端的一小部分,在試管或培養皿中讓其生長,然後再減掉頂端,重複放到培養皿中,如此反覆幾次。最終獲得無病原體的插條。
中國科學技術大學(USTC)的研究人員於10月8日在《科學》上發表了一篇論文,為植物這一令人難以置信的能力提供了解釋。
研究小組用黃瓜花葉病毒感染了一種水芹,然後驚奇地發現WUSCHEL蛋白可抑制病毒蛋白的產生。
WUSCHEL是一種極其重要的蛋白質,在植物胚胎髮育的早期階段,在決定幹細胞命運方面起著關鍵的調節作用,並監督分生組織,將其保持在未分化狀態並指定分化成哪種子細胞。
中國科學技術大學生命科學學院教授,??論文作者趙忠表示:「化學物質地塞米松可誘導產生WUSCHEL蛋白。因此,接下來,我們用這種病毒感染了更多的水芹,然後選擇部分噴洒了地塞米松。」 結果令人稱奇,未經處理的植物中約有89%感染了病毒,但是經過處理的植物中有90%未被病毒感染。
病毒不能自行產生蛋白質,而是劫持生物體的蛋白質裝配線並使其複製自身。WUSCHEL蛋白在調節植物幹細胞方面起著很大的作用,實際上已經凍結了所有蛋白質的生產——無論是植物本身還是被病毒劫持的,從而阻止了病毒的複製。
類似水芹中直接產生WUSCHEL蛋白的基因,在整個植物界都非常普遍,因此研究人員感興趣的是,「將來是否可以將此策略用於育種以獲得廣譜抗病毒作物品種。」
https://phys.org/news/2020-10-mystery-virus-free.html