科學家認為他們發現了一種全新的植物交流方式
科學家們可能已經發現了一種全新的植物語言。根據今天發表在《科學》上的一項新研究，一種名為絞股草的寄生植物不僅能夠從它入侵的寄主植物中吸取遺傳物質，而且還能將自己的遺傳物質註入寄主。研究人員說，這可能只是這些生物體從彼此獲取能量的一種手段。但一個更有趣的可能性是，這可能代表了一種全新的植物交流形式——一種在試圖遏制寄生植物入侵時可能給人類帶來優勢的交流方式。
弗吉尼亞理工大學的植物生理學家、這項研究的合著者詹姆斯韋斯特伍德說：“植物交流的典型方式是透過葉子和根部釋放的化學物質。”因此，要發現RNA的交換——填補DNA和蛋白質之間空白的遺傳資訊的中間形式——是一個根本沒有被探索過的新概念
入侵宿主植物的整個系統
然而，韋斯特伍德說，除了這一發現的新穎性之外，還有潛在的農業應用。研究人員也許能夠利用RNA的交換為寄主植物提供它們自己的防禦機制。
在這項研究中，Westwood的團隊對來自寄主番茄和絞股草的組織樣本進行了測序，這些植物透過將自己包裹在寄主周圍並侵入其維管系統來入侵各種植物物種。絞股草和番茄植株的基因組都已經完全測序，因此研究人員能夠將樣本中的RNA與基因組中相應的DNA序列進行比較。”Westwood說：“我們透過消除的過程找到了答案，並將與全基因組中沒有實質性差異的序列進行了分類。”。利用這項技術，研究人員確定在入侵過程中，宿主和寄生蟲之間可能交換了數千個RNA序列。
韋斯特伍德說：“這令人驚訝的原因有很多。”第一個問題是，如果你認為寄生蟲是真正的寄生蟲，你就不會期望看到遺傳物質進入宿主體內——只是寄生蟲從宿主那裡吸取營養。”
還有大量的資訊被交換。韋斯特伍德的團隊此前已經能夠在寄生蟲組織中識別出一些RNA序列。但事實上，數千個龐大的RNA可能在植物之間交換，這是令人驚訝的，韋斯特伍德說這是如此巨大的運動量。”
而且由於交換的物質實際上是資訊分子，因此這種寄生蟲有可能利用自己的RNA進行間諜活動，以及入侵寄主植物的整個系統。”韋斯特伍德說：“寄生蟲基本上是把資訊傳送到敵人的房子裡，例如，這些資訊可以軟化細胞壁，使寄生蟲更容易入侵宿主並建立聯絡。”這是非常合乎邏輯的RNA將工作，以幫助寄生蟲建立自己的宿主，”他說。正是這種可能性為寄生蟲控制開啟了許多大門。
他說：“你能做的就是創造一種寄主作物，它能產生短的RNA序列，這些序列是針對寄生蟲的——你可以幫助它建立自己的防禦系統。”。目前，農民使用除草劑來防止扼殺草肆虐番茄、苜蓿和蔓越莓。所以利用這種遺傳物質的交換對我們有利可以避免這些化學物質。
隨著RNA的廣泛運動，許多寄生蟲的過程可以作為控制策略的目標
加州大學戴維斯分校（universityofcalifornia-Davis）的植物生物學家尼利瑪•辛哈（neelimasinha）表示，過去曾試圖用單個基因**類似的基因武器。但是“這份報告現在表明，隨著RNA的廣泛運動，許多寄生蟲的過程可以成為控制策略的目標。”
不幸的是，研究人員還沒有證明交換的rna被用作資訊，所以它們很可能偏離了軌道。但由於RNA的固有特性，韋斯特伍德認為寄主植物很可能利用彼此的基因資訊產生蛋白質。”韋斯特伍德說：“這就像偷了比賽的備忘錄。”你既可以讀它們，也可以燒紙當燃料。”
出於顯而易見的原因，韋斯特伍德對前者抱有希望。
“我們想‘也許我們能在科學雜誌上發表文章！’
但是，在任何人甚至可以考慮創造具有內建防禦機制的植物之前，韋斯特伍德和他的團隊必須證明交換的RNA確實是由受體植物編碼的。韋斯特伍德說，這並不容易，因為研究人員必須區分寄生蟲透過自身RNA產生的蛋白質和透過宿主RNA產生的蛋白質更具挑戰性的是要明確地回答一種蛋白質是否是由一種可移動的RNA合成的，而不是一種蛋白質自己漂流進來的。研究人員將嘗試的一個過程是在RNA變成蛋白質時捕捉它們。
然而，就目前而言，無論最終結果或人類應用如何，韋斯特伍德仍然對這一發現本身的新穎**到高興。”當我們看到結果時非常興奮。他說：“我從沒想過我們會在寄主植物中發現這麼多的RNA序列。”我們想‘也許我們會在《科學》雜誌上發表文章！’
更正：這篇文章的前一個版本說詹姆斯韋斯特伍德在哈佛大學進行他的研究。他實際上在弗吉尼亞理工大學工作。
- 發表於 2021-04-27 02:34
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