随着地球变暖,小麦可能更容易受到疾病的影响。根据发表在《科学》杂志上的两篇论文,一个由五大洲科学家组成的团队可能已经找到了一种帮助小麦抵抗疾病的方法。
沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST) 的研究员、该研究的作者 Brande Wulff 在一份新闻稿中说:“气候变化导致疾病出现在以前从未出现过的地方。我们需要更多地研究植物免疫力,以开发保护有价值粮食作物的技术。”
迫切需要增强植物免疫力
小麦为数十亿人和他们所吃的动物提供食物。但这种谷物和人类动物一样,容易感染传染病。茎锈病——有时被称为“小麦小儿麻痹症”——历史上曾导致作物歉收,并在许多饥荒中发挥了作用。科学家们已经开发出一些抗病小麦品种,但影响植物的病原体可能会变异和进化。
与人类一样,植物也利用其免疫系统抵抗感染。为了帮助植物更有效地做到这一点,科学家首先需要了解疾病是如何发生并摧毁它们的。
新的研究正是这样做的。它详细阐述了植物细胞中的分子机制如何对茎锈病作出反应,茎锈病的特征是小麦茎和叶上的褐色脓疱。第一篇论文描述了这种机制的工作原理。第二项研究调查了这种分子机制如何对抗多种对植物有害的真菌。
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发现小麦保护策略
根据新闻稿,由 Wulff 领导的来自五大洲的科学家团队正试图改造小麦,使其对感染具有免疫力。
激酶是关键。这些存在于许多生物体中的分子充当细胞渡轮。它们将其他辅助分子运送到细胞的正确部位。通常,一旦它们到达目的地,就会触发一系列复杂的分子事件。本质上,一旦适当的分子到达目的地,它就充当推倒复杂布局中第一个多米诺骨牌的手指。
了解小麦的反应
这项研究的惊喜之处在于,小麦对小麦锈病的免疫反应涉及的不是一个,而是两个手铐在一起的激酶。根据论文,这是首次观察到这种机制。
当没有病原体存在时,这两个激酶是结合在一起的——因此有了手铐的比喻。这使得它们处于非活性状态。
但是当病原体与其中一个激酶结合时,它实际上充当了一个钥匙,解开了这两个激酶。了解这种机制的工作原理可能有助于植物科学家改造小麦——也许是其他作物——以部署这种机制,或许可以对抗多种疾病——而不仅仅是小麦锈病。
Wulff 说:“大多数国家认为小麦对其粮食政策和粮食安全至关重要。我们越了解小麦对病原体的反应,就越能可持续地确保世界不断增长人口的粮食供应。”
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