植物密語:不同物種間存在遺傳資訊交換
- 發佈時間:2014-11-06 01:31:01 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
■新知
美國弗吉尼亞理工學院的研究員發現,在菟絲子等寄生植物向甜菜等寄主植物“借宿”時,它們之間還進行著數量龐大的遺傳資訊互換。
這種在分子水準上的植物交流途徑是由該校農業與生命科學院的吉姆·韋斯特伍德(Jim Westwood)教授發現的,他在植物病理、生理和草業科學方面均有涉獵。該項發現無疑向研究植物交流方式的學者們開啟了一扇嶄新的大門,同時也為那些致力於改善貧窮地區飽受寄生雜草危害情況的科學家們提供了新的研究視角。
韋斯特伍德的相關報告刊登在8月15日的《Science》上。
韋斯特伍德,這位隸屬於弗蘭林生命科學研究所(Fralin Life Science Institute)的研究人員表示,不同種類生物體之間的資訊交流的發生遠比我們之前預想的要頻繁。現在我們所發現的只是不同的生命體可以共用資訊,下一步研究的關鍵則在於它們所共用的是哪些資訊。
韋斯特伍德已經對寄生植物菟絲子與兩種寄主植物——擬南芥和番茄之間的作用關係進行了研究。他發現菟絲子會將吸根刺入寄主植物,以獲取水分和養分。
在此前的研究中,韋斯特伍德就已意識到寄生關係中兩種生命體會進行RNA的傳輸,而RNA的作用正是對DNA包含的遺傳資訊進行翻譯,從而構成生命體的基因圖譜。
韋斯特伍德新的課題包含了對更多種類遺傳資訊的研究,例如細胞行為的發號者信使RNA(mRNA),它可以決定對哪種蛋白進行編碼。但易碎和短命通常是mRNA的代名詞,這讓它在物種間的相互轉移行為格外難以想像。而韋斯特伍德的發現則證實,有成千上萬的mRNA分子在寄生關係中發生轉移,這使得物種間的資訊交換暢通無阻。
寄生植物獲得的好處是通過基因轉移向寄主植物發號施令,比如降低寄主的防禦功能使得寄生植物更易浸染。而韋斯特伍德下一階段的研究內容就是解密轉移的mRNA究竟施了什麼咒語。
新發現的作用不僅在於科學家們可以同樣研究是否細菌和真菌也以同樣的方式進行遺傳資訊的轉移,還在於它可以為世界糧食短缺提供解決之道。
來自英國謝菲爾德大學的朱莉?斯科爾斯教授儘管並未參與到該項課題研究中,但卻深諳此研究領域。她表示,獨腳金和肉蓯蓉等寄生植物可以令豆科植物和其他作物嚴重減産,而這些作物正是非洲等最貧窮地區人們賴以生存的食物來源。她還補充道,該研究除了可對寄生關係做進一步的闡述外,還能著眼于打亂寄生植物用於重新編碼寄主的mRNA,為田間雜草的管控提供新方案。
而韋斯特伍德則認為,這項發現不僅十分有趣,同時也極具實用價值。
“這項發現令人驚喜之處在於,mRNA就好比是寄生植物的致命弱點,讓我們可以找到攻破其魔咒的關鍵。而圍繞它所帶來的眾多啟示確實令人歡欣鼓舞。”韋斯特伍德興奮的表示。
稿件來源:環球科學(《科學美國人》中文版)
翻譯:冼妍