植物在進(jìn)化中形成了一系列適應(yīng)季節(jié)和環(huán)境變化而生存的內(nèi)在機(jī)制，如植物感知秋冬低溫和短日照，通過(guò)CBF 途徑提高低溫抗性和越冬能力；在葉片中合成FT 蛋白并轉(zhuǎn)運(yùn)到生長(zhǎng)點(diǎn)誘導(dǎo)開(kāi)花，實(shí)現(xiàn)種群相傳。然而植物如何通過(guò)不同器官互作來(lái)應(yīng)對(duì)生物與非生物脅迫則知之甚少。

2019年10月3日，《Current Biology》在線發(fā)表了浙江大學(xué)喻景權(quán)教授團(tuán)隊(duì)題為“Systemic root-shoot signaling drives jasmonate-based root defense against nematodes”的研究論文，報(bào)道了番茄通過(guò)整合電信號(hào)、活性氧和茉莉酸信號(hào)，形成地上部和地下部長(zhǎng)距離信號(hào)環(huán)路，增強(qiáng)根系對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)的抗性。

該研究發(fā)現(xiàn)，番茄根系在受到根結(jié)線蟲(chóng)（Meloidogyne incognita）侵染時(shí)會(huì)產(chǎn)生依賴于類谷氨酸受體（GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE 3.5，GLR3.5）的電信號(hào)和依賴于植物NADPH 氧化酶（又稱為RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOG 1，RBOH1）的質(zhì)外體活性氧（ROS）信號(hào)。電信號(hào)和ROS 信號(hào)二者相互依賴，作為根系向葉片發(fā)出的求救SOS 信號(hào)，通過(guò)細(xì)胞—細(xì)胞間的鏈?zhǔn)郊せ?，?shí)現(xiàn)電信號(hào)和ROS 信號(hào)的自我增殖傳遞（auto-propagating），從而保障了二者從根系到葉片的長(zhǎng)距離傳遞。

到達(dá)葉片的電信號(hào)和ROS 信號(hào)通過(guò)活化絲裂原活化蛋白1/2（mitogen-activated protein kinases，MPK1/2），誘導(dǎo)葉片中茉莉酸（JAs）的合成及其向根系的轉(zhuǎn)運(yùn)，提高根系對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)的抗性。沉默MPK1或MPK2基因后，根結(jié)線蟲(chóng)誘導(dǎo)的JA 積累消失，并降低番茄對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)的抗性。

綜合以上結(jié)果，該研究揭示了植物通過(guò)“根—莖—根”中電信號(hào)、ROS 信號(hào)和JAs 信號(hào)，形成器官間的“互助”防御機(jī)制。

論文鏈接：https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822（19）31099-1。