(資料圖)

現(xiàn)在，研究人員說(shuō)，他們已經(jīng)確定了植物細(xì)胞中的一種特定蛋白質(zhì)，解釋了為什么免疫力會(huì)隨著溫度的升高而減弱。他們還發(fā)現(xiàn)了一種扭轉(zhuǎn)這種損失并加強(qiáng)植物對(duì)熱防御的方法。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》雜志上，是在一種名為擬南芥的白花植物中發(fā)現(xiàn)的，它是植物研究中的"實(shí)驗(yàn)室老鼠"。如果同樣的結(jié)果在農(nóng)作物中得到證實(shí)，這對(duì)變暖的世界中的糧食安全來(lái)說(shuō)將是一個(gè)好消息。

科學(xué)家們幾十年來(lái)一直知道，高于正常溫度會(huì)抑制植物制造水楊酸的能力，水楊酸是一種防御荷爾蒙，可以啟動(dòng)植物的免疫系統(tǒng)，在入侵者造成過多損害之前阻止它們。然而，這種免疫力崩潰的分子基礎(chǔ)并不為人所知。在2010年代中期，研究人員發(fā)現(xiàn)即使是短暫的熱浪也會(huì)對(duì)擬南芥植物的激素防御系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響，使它們更容易被一種叫做丁香假單胞菌的細(xì)菌感染。

通常，當(dāng)這種病原體攻擊時(shí)，植物葉片中的水楊酸水平會(huì)上升7倍，以防止細(xì)菌擴(kuò)散。但是當(dāng)溫度上升到86華氏度以上僅僅兩天，植物就不能再制造足夠的防御激素來(lái)阻止感染。利用下一代測(cè)序技術(shù)，研究人員比較了受感染的擬南芥植物在正常和升高的溫度下的基因讀數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，許多在高溫下被抑制的基因是由同一個(gè)分子調(diào)節(jié)的，一個(gè)叫做CBP60g的基因。CBP60g基因就像一個(gè)控制其他基因的主開關(guān)，因此任何下調(diào)或"關(guān)閉"CBP60g的行為都意味著許多其他基因也被關(guān)閉了，它們不制造使植物細(xì)胞建立水楊酸的蛋白質(zhì)。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)它變得太熱時(shí)，開始閱讀CBP60g基因中的遺傳指令所需的細(xì)胞機(jī)器不能正常組裝，這就是為什么植物的免疫系統(tǒng)不能正常工作。研究小組能夠表明，CBP60g基因持續(xù)"開啟"的突變體擬南芥植物能夠保持其防御激素水平，即使在熱應(yīng)激下也能阻止細(xì)菌。

接下來(lái)，研究人員找到了一種方法來(lái)設(shè)計(jì)抗熱植物，這些植物只有在受到攻擊時(shí)才會(huì)打開CBP60g主開關(guān)，而且不會(huì)使其生長(zhǎng)受阻，如果這些發(fā)現(xiàn)能夠幫助保護(hù)植物防御系統(tǒng)而不對(duì)作物產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)面影響，那么這一點(diǎn)就非常關(guān)鍵。