谜团已揭开：面对重度感染，植物的尖端如何保持无病毒？

时间：2022-05-12 14:25:05 来源：

WUSCHEL蛋白通过抑制植物干细胞的蛋白装配线来抵抗病毒侵袭。

植物之所以能够无限地生长，是因为它们具有由分生组织组成的组织-植物干细胞-具有独特的能力，可以将自身转化为组成植物的各种专门细胞，可以在适当的时候定位并产生所需的任何类型的新细胞。分生组织存在于所有植物的顶端，使它们能够长出新的茎或新的根，并在树木中以及树干中增加额外的周长。

自1950年代以来，已知植物顶端的分生组织或顶芽分生组织（SAM）具有卓越的保持无病毒能力，因为它们可以生出专门的子代细胞，即使植物的其余部分也是如此已被病毒彻底感染。这种情况不仅发生在一种或什至几种病毒上，而且涉及范围很广。

从那时起，科学家和农民就利用了这种可能在植物最重要部分中发挥抗病毒能力的技术，目的是从被感染但没有传播病毒的供体植物中培育出新植物。他们只需剪掉尖端的一小部分，在试管或皮氏培养皿中将其举起一段时间，然后重复几次，则植物切割通常会生长无病原体。

中国科学技术大学（USTC）的研究人员在2020年10月8日于《科学》杂志上发表的一项新研究中，对这种令人难以置信的能力提供了新见解。

已知植物尖端的干细胞可以使病毒远离该区域，即使感染破坏了植物的其余部分。长期以来，这是如何发生的一直是科学家们的一个谜。到目前为止。中国科学技术大学（USTC）的研究人员于10月8日在《科学》杂志上发表了一项新研究，为这一令人难以置信的能力提供了新见解。他们惊奇地发现WUSCHEL蛋白可抑制病毒蛋白的产生。研究人员对看到“将来是否可以将此策略应用于育种以获得广谱抗病毒作物品种”感兴趣，该论文的作者，中国科学技术大学生命科学学院教授Zhong Zhao说。

该研究小组用黄瓜花叶病毒接种了一种淡水芥菜植物（拟南芥，与卷心菜和芥末有关，通常在植物研究中用作模型生物），并观察了发生的情况。

当病毒传播到SAM时，他们注意到该病毒在到达WUSCHEL表达域区域之前就停止了运行。他们仔细观察了WUSCHEL调节蛋白的分布，发现在接种后病毒试图建立自身位置的地方出现了更多的病毒。WUSCHEL是一种极其重要的蛋白质，在植物胚胎发育的早期阶段，在决定干细胞命运方面起着关键的调节作用，并监督分生组织，将其保持在未分化状态并指定哪种子代细胞他们会生产。

然后，他们将病毒直接接种到了水芹的干细胞中，并在其下方，发现该病毒仅在后者的区域传播。“有一种叫做地塞米松的化学物质可以在我们测试过的植物中诱导这些WUSCHEL蛋白的产生，”中科大生命科学学院的论文作者，中照教授说。然后给了一些植物地塞米松治疗，还有一些我们一个人呆了。未经处理的植物中约有89％感染了病毒，但是经过处理的植物中有90％没有病毒入侵。

WUSCHEL如何抵抗病毒？他们惊奇地发现WUSCHEL蛋白可抑制病毒蛋白的产生。

病毒无法产生自己的蛋白质，而是劫持了生物体的蛋白质装配线，并使其产生病毒的复制品。WUSCHEL蛋白在调节SAM方面起着很大的作用，实际上已经冻结了所有蛋白质的生产-无论是植物本身还是被病毒劫持-从而阻止了病毒的复制。

与直接在拟南芥中产生WUSCHEL蛋白的基因相似的基因在整个植物界中非常普遍，因此研究人员感兴趣的是看到“这种策略将来是否可以用于育种以获得广谱抗病毒作物品种”赵说。

参考：“ WUSCHEL触发植物干细胞中的先天抗病毒免疫”，作者：吴海军，曲小亚，董志成，罗林杰，陈少，Joachim Forner，Jan U.Lohmann，Meng Su，徐梦初，刘晓斌，朱磊，曾建，刘苏梅，田兆霞和赵忠，2020年10月9日，科学。
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