攻守|领悟植物“攻守”之道( 二 )


“对于植物病毒来说,它感染植物后,如果能让昆虫更喜欢吃这种植物,就有利于其传播 。”该创新研究群体成员、中国科学院院士谢道昕对《中国科学报》说,“然而,当遭受昆虫取食时,植物会迅速合成大量的茉莉素,进而诱导大量抗虫次级代谢产物的合成,让昆虫不爱吃 。非常有意思的是,病毒则会产生一种蛋白,这种蛋白能够切断植物的茉莉素信号通路,抑制植物合成茉莉素,防止植物口感变差,从而实现自己的快速传播 。”
弄清楚病原体和昆虫如何侵害植物以及植物如何应对病原体和昆虫的机制后,科学家就可以利用这些机制,找到防治病原体和昆虫的有效策略 。
“病虫害严重威胁农业生产,为减少损失,农业生产中不得不大量施用化学农药,但此举给环境、人类健康和农业可持续发展带来严重挑战 。”戚益军说,“了解植物与病原体和昆虫之间相互‘博弈’的过程,就有可能找到更绿色、更可持续的病虫害防治方法 。比如,我们研究的小RNA广泛参与植物对病原体和昆虫的抗性,可以为抗病抗虫作物育种提供新型遗传资源 。”
研究“互作” 团队“互作”
病原体、昆虫和植物之间,有着精妙而复杂的“互作(相互影响、协同进化)”关系 。该创新研究群体的四位成员都来自清华大学植物生物学研究中心,他们有自己独立的实验室和研究团队,分别在植物小RNA、植物激素和抗虫、植物与病原体互作以及植物病毒研究领域长期耕耘,各有所长 。围绕“植物与病原体和昆虫互作”这一共同兴趣,他们在研究中也产生了积极而有效的“互作” 。
“我们偶然发现一种棉花病毒产生的V2蛋白可以结合植物的AGO4蛋白 。”该群体成员、清华大学教授刘玉乐告诉《中国科学报》,“益军正好是研究植物AGO家族蛋白的国际权威,我们通过合作研究,很快揭示了这种棉花病毒通过V2蛋白抑制AGO4活性从而抑制植物抗病毒反应的机制 。”
戚益军实验室前期发现,另一个AGO家族蛋白AGO1可以与染色质结合,激活受生物或非生物胁迫诱导的基因的表达 。
“AGO1蛋白激活的基因中,包括大量茉莉素信号通路相关的基因 。”戚益军说,“我们随后与道昕合作,发现AGO1可以调控茉莉素信号转导 。”
“这些合作或交叉不是我们刻意为之,而是做着做着自然而然走到一起了 。”谢道昕说,“大家同在一个群体里,相互的研究都很熟悉,彼此的研究体系和技术可以迅速互补,这样的合作非常高效 。”
“创新研究群体和基础科学中心项目,能够让不同研究背景和专长的人围绕一个共同感兴趣的重要科学问题开展研究,产生协同效应,更有效地解决问题 。同时也给我们创造了一个契机,形成一种紧密的合作关系,这种关系不会随项目的结束而结束 。”戚益军说 。
《中国科学报》:对进行这种探索机制机理的基础研究,你有什么建议?
戚益军:不敢说是建议,我谈一点个人的想法和体会 。基础研究有较大的不确定性,原创性的发现和“从0到1”的突破有时很难计划和设计,往往是“有心栽花花不开,无心插柳柳成荫” 。比如,我们计划研究某个课题,结果在做的过程中,偶然发现了别的东西更有意思、更有价值,我们就去做别的了 。当然,这种偶然性并非凭空产生,而是来源于研究者对某一领域长期专注的研究和积累 。没有积累和深耕,这种偶然不太会出现,即使出现了,研究者也缺乏足够的嗅觉去捕捉到它 。
《中国科学报》:你在植物小RNA领域做出了国际引领性的系统工作,科学基金对你的研究起到怎样的作用?

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