作者：邮菜菜
我们已经知道，植物们能够利用气味分子等媒介进行信息传播。令人吃惊的是，现在科学家发现，有些寄生植物和寄主使用messager RNA(mRNA)进行信息的交流。弗吉尼亚理工大学的植物病理学教授吉姆·韦斯特伍德打开了植物学新的大门，他和他的同事们将植物物种间的信息沟通研究延伸到了遗传分子水平。这项研究近日发表在《科学》上，而科学家们相信，其结果之中甚至可能隐藏着提高粮食生产效率的新思路。
韦斯特伍德和他的同事测试了寄生植物菟丝子(Dodder)和两种寄主植物拟南芥和番茄之间的关系。为了从寄主植物吸取水分与养分，菟丝子使用它们的吸器穿透寄主植物的表皮，并“扎根”于宿主的细胞之中。韦斯特伍德正是在这个过程中发现，菟丝子和宿主之间有着遗传信息的交换。韦斯特伍德和他的同事们通过检测菟丝子和其宿主之间的“联系桥梁”——吸器内的物质交换，发现了来自菟丝子和寄主植物的遗传信息。接着他们追踪这些mRNA，并吃惊地发现这些寄生植物和寄主之间通过mRNA进行着某种交流。
在生物体内，mRNA，即信使RNA可以在细胞之间传递遗传信息。它们像邮递员那般携带工作邮件的信息，并传递给细胞相应的行动计划——比如需要编码出哪些蛋白质，来调控生理活动。而韦斯特伍德的发现扩大了植物物种间“交流”的概念：之前科学家认为，mRNA等这些遗传物质是很脆弱、存在时间很短暂的，mRNA在物种之间的转移，过去基本不可想象。而韦斯特伍德发现，在菟丝子的寄生关系中，成千上万的mRNA分子飞奔在两个物种的细胞工厂之间，传递信息，进行交流，而在这其中，菟丝子起着主导作用。
菟丝子(丝网状植物)蔓延在寄主植物上。图片来源：blogs.discovermagazine.com
通过交流，寄生植物菟丝子可以了解寄主的生长状况，由此决定如何调控寄主的生理活动。比如它可以释放出mRNA进行调控，降低寄主的防御“抗性”使得寄生植物的攻击“穿透力”更强，也就是说，让菟丝子更容易攻击寄主植物并获取好处。韦斯特伍德表示，下一阶段的项目目的是破解这些mRNA所携带的信息到底是什么。“我们发现，这种mRNA跨物种的交流沟通形式可能比我们以前所知的要多得多。”韦斯特伍德说道，“如今我们已经发现他们在相互交流，而接下来的问题是，他们在说些什么?”
新发现的这些信息包含了更深一层的意思：我们甚至可以去检查是否其他生物，比如细菌和真菌，是否也能够以类似的方式交换信息。而寄生植物和粮食产量的问题，也有了新的思路。“一些寄生植物，比如独角金(Witchweed，是的，“魔女草”)和肉苁蓉(Broomrape)对豆科农作物是极为严重的问题，特别是比较贫困的地区。”英国谢菲尔德大学教授朱莉·斯科尔斯(Julie Scholes)说道，“吉姆的研究为寄生-寄主的信息交流研究打开了另一扇窗户。而且令人振奋的是，如果我们能够重新编程寄主植物的遗传信息，那么我们可能能够更容易地控制并减弱这些寄生植物对农作物的破坏性影响。”
韦斯特伍德表示，虽然他的发现“令人着迷”，不过如何应用将同样有趣。“这些mRNA可能将会是我们找到寄生植物‘阿克琉斯之踵’的钥匙，围绕这个信息，后续的工作一定十分有趣。”他说道，“跟着藤蔓走，跟着mRNA走。”
参考文献
Gunjune Kim (2014) Genomic-scale exchange of mRNA between a parasitic plant and its hosts
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