杂草防治新视角:植物分子层面的交流

2014-08-27 | 作者: 熊姣 | 标签: 杂草防治新视角

这项发表在《科学》上的研究为从分子层面探讨植物交流方式打开了一个新的科学窗口,也使科学家能够以新的视角来考虑如何消除严重危害粮食作物产量的寄生杂草。

据美国每日科学网8月14日报道,弗吉尼亚理工大学一名科学家发现,植物之间可能存在一种新的交流方式,使它们能彼此共享数量惊人的遗传信息。

这项研究成果发表在8月15日的《科学》杂志上。研究为从分子层面探讨植物交流方式打开了一个新的科学窗口,也使科学家能够以新的视角来考虑如何消除严重危害粮食作物产量的寄生杂草。

作者韦斯特伍德是美国弗吉尼亚理工大学农业与生命科学学院的植物病理学、生理学和杂草科学教授,也是弗兰林生命科学研究所的附属研究人员。

“生物体间存在新的交流形式,这一发现表明,生物间的交流比我们已认知的多得多。”韦斯特伍德说,“现在我们已经发现,植物相互间共享全部信息,接下来的问题是,它们相互间到底在说什么?”

韦斯特伍德研究了寄生植物菟丝子与拟南芥和番茄这两种寄主植物的关系。菟丝子利用一种叫作“吸根”的附属物,刺入寄主植物体内,从中吸取水分和养分。在此之前,韦斯特伍德已经取得突破性进展。他发现在寄生行为发生的过程中,物种间存在RNA(核糖核酸)的传递。

韦斯特伍德新的研究成果扩展这种交换的范围,并深入研究了mRNA(信使RNA)。mRNA负责在细胞内部传输信息,告诉细胞应当做什么,例如,对哪些蛋白质进行编码。先前科学家认为,mRNA非常脆弱,存在时间极短,因此在物种之间传递是不可想象的。

但是韦斯特伍德发现,在这种寄生关系中,寄生植物和寄主植物双方都有mRNA产生交换,从而实现了不同物种之间的自由交流。

通过这种交流,寄生植物或许能命令寄主植物采取特定行为,比如降低防御,使寄生植物更易于发动进攻。韦斯特伍德的下一步计划是发现mRNA具体在说什么。

这项发现有助于科学家进一步研究真菌和细菌是否也以类似的方式交流信息,对于解决粮食匮乏问题提供了新的思路。

英国谢菲尔德大学Julie Scholes教授指出,独角金和肉苁蓉这类寄生植物对豆科植物和其他作物危害很大,而这些作物是非洲和其他某些贫苦地区的主要粮食来源。韦斯特伍德的发现不仅揭示出寄生植物与寄主之间的交流形式,而且给杂草防治带来激动人心的启发,可以考虑通过中断寄生植物用于重组寄主基因的mRNA信息来进行杂草防治。

韦斯特伍德说,这项发现的具体应用也会非常有趣。“这种mRNA可能是寄生生物的致命弱点。”斯特伍德表示,“这个新的消息很可能带来很多启发。”

来源:中国科学报

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