從地球生命發展史來看，植物作為食物鍊中的生産者幾乎撐起了整個生态圈。它們是生态圈基石般的存在，如果缺失了生态系統必然會崩潰。但植物也會像動物那樣遭到病毒、病菌等病原體的攻擊，因此為了保護自己，許多種類的植物在漫長的演化過程中發展出了獨特的預防機制和清除機制。

根據了解，近期《細胞》期刊上發表了一篇關于植物防禦機制的研究論文。該論文指出來自中國科學院分子植物科學中心的西班牙籍研究員羅莎·杜蘭率領她的團隊在植物細胞内發現了一條連接細胞膜和葉綠體的重要通道。經過他們的研究，這條通道可以讓植物細胞膜在識别病原體後迅速将信号傳到内部的葉綠體，然後再由葉綠體傳到細胞核。

細胞膜是如何将警報傳到細胞内部的？

細胞膜作為細胞的堅實壁壘，它的表面存在許多可以識别危險異物的結構。更重要的是，細胞膜在識别出危險物質的時候，還需要将信号傳到内部關鍵的細胞器，從而啟動防禦機制。細胞核是植物細胞内部控制遺傳和生命活動的關鍵場所，因此羅莎團隊意識到細胞膜和細胞核之間應該存在着某種聯系，于是該團隊對此展開研究。

最終研究人員将目标鎖定在葉綠體這個細胞器上，對此估計不少朋友會好奇，葉綠體是植物細胞進行光合作用的場所，它與傳遞危險信号又有什麼關系呢？而實驗人員發現，葉綠體在傳遞細胞膜的識别信号上扮演着十分重要的“中轉”作用。他們發現有一些特殊的植物蛋白可以從細胞膜上獲取信号，然後将信号傳到葉綠體那裡。

一般情況下，葉綠體和細胞核之間的信息傳遞方向是從細胞核傳到葉綠體，因為細胞核會發出控制命令。而葉綠體接收到危險信号後，它會啟動“逆行信号傳遞”的機制，将危險信号強行送到細胞核。細胞核成功識别之後，就會激活相應的抗病基因讓它們表達，從而對病原體發起防禦措施。

病原體如何“喬裝”混入細胞内部？

然而羅莎團隊還發現，有些病原體十分“狡猾”，它會通過一番“喬裝打扮”混入細胞内，然後抑制危險信号的傳遞，這是怎麼回事呢？研究人員發現，一些特殊的植物病原體擁有模仿傳遞危險信号的植物蛋白質的能力，使得它們附着在細胞膜上時會被細胞膜認為是該植物蛋白質，然後放它進入細胞内。

一旦進入細胞後，它會一路沖向葉綠體，然後在葉綠體内部作怪，導緻葉綠體無法成功地将危險信号傳給細胞核。這一系列的操作使得細胞核無法發出抵禦病原體的指令，從而讓病原體獲得了在細胞内存活和繁殖的機會。病原體的狡猾被認為是與植物細胞防禦機制共同進化的，這就是所謂的“道高一尺，魔高一丈”。

未來應該如何應對病原體對植物的損害？

調查數據顯示，植物病原體的侵害導緻全球每年都會有大量植物死亡，這不僅破壞了自然環境，還導緻人類農作物生産出現巨大的損失，因此如何預防植物病害一直都是全世界科學家重點關注的問題。此次羅莎團隊發現了植物細胞傳遞危險信号的機制，同時也揭露了某些植物病原體狡猾的一面，這對之後研究如何預防植物病害都有實質性的幫助。

據了解羅莎團隊目前依然在做關于如何預防植物病害方面的研究，接下來他們将重點關注怎樣破除某些病原體“挾持”葉綠體的行為。如果未來科學界出現了有效的方法，那麼對于全世界的農民來說都是福音，對于全球的植食動物來說也是福音，因為植物是它們生存的基礎。

資料來源：

科學網 8月25日 《非常“道”：從細胞膜到葉綠體》

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