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两株水稻，一株郁郁葱葱，稻叶蓬勃向上；另一株相对矮小，叶子横斜，斑迹重重。谁都知道这株长斑的水稻受到了病虫害的侵袭。
为什么有的水稻就不会受到病虫害的侵袭？北京时间4月5日凌晨，国际著名学术期刊《科学》刊登中国科学家的文章，揭开了植物自身抗病的机理。 知道了这一消息，李家洋、康乐、康振生三位中国院士都说这是植物免疫领域的“里程碑式”的研究成果。美国科学院院士Dangl教授、英国皇家学会会士Jones教授也在同一期《科学》杂志上撰文称赞。 中国科学家到底发现了什么？其实就是发现了一个小巧的蛋白机器：抗病小体。 论文的通讯作者之一、中科院遗传发育所研究员周俭民给小编讲述了植物在防止病菌侵害时的策略，进而谈到抗病小体。小编为植物抵抗病菌时的“聪明”表现而惊叹。
周俭民研究员介绍研究成果 我们平时所看到的草木、农作物等植物在生长的过程中经常会受到病毒、细菌、真菌、昆虫等的侵袭。假如是人或其他动物，碰到对自己有威胁的事物，肯定会迈开双腿主动躲避。 但植物没有腿脚躲不开。有的植物在受到病菌侵袭时只能以“壮烈牺牲”告慰同胞了。但并不是所有的植物都逆来顺受，“引颈”待割的。在亿万年的进化过程中，植物自身修炼出了一套相当完善的防御系统，能够奋起反抗，直至将入侵之敌予以全歼。 植物是怎么御敌歼敌的呢？ 在植物的叶面上是有很多气孔或者伤口的，许多病菌就是通过这些开口钻入叶子内部的。在植物细胞的间隙中，病菌大行其道，疯狂掠夺植物的营养，并且自身加速繁殖。 但一些顽强的植物并不任“菌”宰杀。在它们细胞的表层有许多被称为受体的蛋白。这些受体筑成了植物防御病菌的第一道防线。受体眼明目清，能够识别出病菌的分子。一旦发现敌情，受体便调动细胞内的防御系统抵抗细菌。但是狡猾奸诈的病菌，不甘罢休。它会向植物细胞内分泌一些毒性蛋白，企图把植物内防御系统的蛋白“卫士”毒死。 道高一尺，魔高一丈。在漫长的进化过程中，植物进化出了第二道防线，就是通过“诱饵”蛋白迷惑病菌的毒性蛋白。当毒性蛋白上来破坏“诱饵”蛋白时，植物中的一个“开关”迅即被打开，从而激活了抗病蛋白。这些抗病蛋白的结构会有所改变，聚合成一种被称为“抗病小体”的蛋白机器。抗病小体会在植物的细胞膜上发出命令，要求植物中被感染的细胞“舍生取义”，与细菌同归于尽。通过这种方式，抗病小体使细胞维持在健康稳定的状态。
“诱饵”模型工作原理示意图 对于中国科学家的这一发现，英国皇家学会会士Kamoun教授评论说：“以前大家一直认为抗病小体应该存在，但没有人发现过，更不知道它是啥样。（这次发现的）真是一个令人震惊和漂亮的结构。看到它，让我非常兴奋。” 的确，Kamoun教授应该高兴，因为这个问题困惑了全球科学家20多年。上世纪40年代，科学家就提出了植物抗病基因的理论，1994年，科学家发现了植物抗病基因编码抗病蛋白，但是一直不清楚它们的工作原理。抗病蛋白是植物天然免疫系统的哨兵，是保障植物免受病菌感染的卫士。但在植物抗病领域研究的最大难题之一就是：不清楚抗病蛋白是怎样发挥作用的。现在，清华大学柴继杰团队、中科院遗传发育所周俭民团队、清华大学王宏伟团队合作，终于解析了植物抗病蛋白的“漂亮的结构”，发现了抗病小体，了解了“诱饵蛋白激活抗病蛋白”的机制。
抗病小体的结构示意图 怎么样？是不是很神奇？其实，自然界的动植物在进化过程中出现了许多令人匪夷所思的神奇。人们平时看到的花花草草以及农作物竟也进化出了这么卓越的自我保护机制，也就是它的免疫力。 农作物的病虫害严重威胁着农业生产。为减少损失，农民只能大量施用农药，但这又对环境、人类健康和农业可持续发展带来挑战。 论文的通讯作者之一、清华大学教授柴继杰指出，解决这一问题的关键其实就存在于植物细胞中：植物细胞内有数目众多的抗病蛋白。这些蛋白发现病菌后，会迅速启动植物防御，杀死病菌，从而保护植物免受侵害。“利用抗病蛋白设计新型抗病虫育种，将大大减少农药的施用。植物抗病蛋白结构和作用的解析，将为设计新型抗病蛋白、发展绿色农业奠定理论基础。” 太好了，小编都快要蹦起来了：今天发表的成果未来可以减少农药的使用量。毕竟……毕竟我们中国农药的施用量已经占了世界总量的1/3，毕竟……毕竟按农药施用量排队，我们中国站在了最前边……反正，我们中国科学家有责任对未来农业的可持续发展尽最大的力量。 Kamoun教授也明确说，中国科学家的这项研究告诉了我们抗病小体是如何被激活的。有了这些知识，我们就能更好地利用它服务农业。 小编想：快点把这项研究成果应用到农业生产吧。农药已经被判处死刑了，真希望让它早点执行死刑。 （编辑：Nicola） |
