美國(guó)弗吉尼亞理工學(xué)院的研究員發(fā)現(xiàn)，在菟絲子等寄生植物向甜菜等寄主植物“借宿”時(shí)，它們之間還進(jìn)行著數(shù)量龐大的遺傳信息互換。
這種在分子水平上的植物交流途徑是由該校農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)院的吉姆·韋斯特伍德（Jim Westwood）教授發(fā)現(xiàn)的，他在植物病理、生理和草業(yè)科學(xué)方面均有涉獵。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)無疑向研究植物交流方式的學(xué)者們開啟了一扇嶄新的大門，同時(shí)也為那些致力于改善貧窮地區(qū)飽受寄生雜草危害情況的科學(xué)家們提供了新的研究視角。
韋斯特伍德的相關(guān)報(bào)告刊登在8月15日的《Science》上。
韋斯特伍德，這位隸屬于弗蘭林生命科學(xué)研究所（Fralin Life Science Institute）的研究人員表示，不同種類生物體之間的信息交流的發(fā)生遠(yuǎn)比我們之前預(yù)想的要頻繁?，F(xiàn)在我們所發(fā)現(xiàn)的只是不同的生命體可以共享信息，下一步研究的關(guān)鍵則在于它們所共享的是哪些信息。
韋斯特伍德已經(jīng)對(duì)寄生植物菟絲子與兩種寄主植物——擬南芥和西紅柿之間的作用關(guān)系進(jìn)行了研究。他發(fā)現(xiàn)菟絲子會(huì)將吸根刺入寄主植物，以獲取水分和養(yǎng)分。
在此前的研究中，韋斯特伍德就已意識(shí)到寄生關(guān)系中兩種生命體會(huì)進(jìn)行RNA的傳輸，而RNA的作用正是對(duì)DNA包含的遺傳信息進(jìn)行翻譯，從而構(gòu)成生命體的基因圖譜。
韋斯特伍德新的課題包含了對(duì)更多種類遺傳信息的研究，例如細(xì)胞行為的發(fā)號(hào)者信使RNA（mRNA），它可以決定對(duì)哪種蛋白進(jìn)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(zhuǎn)移行為格外難以想像。而韋斯特伍德的發(fā)現(xiàn)則證實(shí)，有成千上萬的mRNA分子在寄生關(guān)系中發(fā)生轉(zhuǎn)移，這使得物種間的信息交換暢通無阻。
寄生植物獲得的好處是通過基因轉(zhuǎn)移向寄主植物發(fā)號(hào)施令，比如降低寄主的防御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?jī)?nèi)容就是解密轉(zhuǎn)移的mRNA究竟施了什么咒語。
新發(fā)現(xiàn)的作用不僅在于科學(xué)家們可以同樣研究是否細(xì)菌和真菌也以同樣的方式進(jìn)行遺傳信息的轉(zhuǎn)移，還在于它可以為世界糧食短缺提供解決之道。
來自英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的朱莉?斯科爾斯教授盡管并未參與到該項(xiàng)課題研究中，但卻深諳此研究領(lǐng)域。她表示，獨(dú)腳金和肉蓯蓉等寄生植物可以令豆科植物和其他作物嚴(yán)重減產(chǎn)，而這些作物正是非洲等最貧窮地區(qū)人們賴以生存的食物來源。她還補(bǔ)充道，該研究除了可對(duì)寄生關(guān)系做進(jìn)一步的闡述外，還能著眼于打亂寄生植物用于重新編碼寄主的mRNA，為田間雜草的管控提供新方案。
而韋斯特伍德則認(rèn)為，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅十分有趣，同時(shí)也極具實(shí)用價(jià)值。
“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)令人驚喜之處在于，mRNA就好比是寄生植物的致命弱點(diǎn)，讓我們可以找到攻破其魔咒的關(guān)鍵。而圍繞它所帶來的眾多啟示確實(shí)令人歡欣鼓舞?！表f斯特伍德興奮的表示。
稿件來源：環(huán)球科學(xué)（《科學(xué)美國(guó)人》中文版）
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