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马铃薯枯萎病的化学攻击机制解释道

由蒂宾根大学科学家领导的一个国际研究小组破译了一种溶细胞毒素的运作,这种毒素是由世界上一些最具破坏性的作物疾病产生的。细胞溶素由细菌和真菌等病原体制造,如果不使用化学保护,可以消灭整个收获。来自蒂宾根及其在日本伯克利,波尔多,卢布尔雅那,列日和和光以及德国哥廷根的合作机构的研究人员可能会在未来更好地保护作物免受此类病原体侵害。该研究已发表在最新一期的“科学”杂志上。

马铃薯枯萎病的化学攻击机制解释道

爱尔兰的大饥荒夺去了约100万人的生命,并迫使100多万人移民。它开始于1845年,当时由于马铃薯枯萎病而导致马铃薯作物失败,这是由一种叫做致病疫霉(Phytophthora infestans)的卵菌引起的。它迅速杀死受感染的植物并破坏马铃薯块茎。

“这种致病生物产生细胞溶素,一种名副其实的致癌毒素,”蒂宾根植物分子生物学中心的Isabell Albert博士说。该生物体的目标是杀死植物细胞,使其能够以死亡组织为食。“为此,细胞溶素穿透植物细胞膜,破坏它无法修复。受影响的细胞死亡。

阿尔伯特解释说,致病疫霉不是唯一使用这种策略的病原体。主要攻击根的Pectobacterium carotovorum也是如此;它也是Botrytis真菌的首选攻击方式,它破坏了水果和蔬菜作物。直到现在还没有理解的是为什么这些细胞溶素严重损害一些植物物种而不影响其他物种。“例如,各种谷物的细胞仍然被毒素破坏,”艾伯特说,“因此马铃薯枯萎病等病原体不会对谷物造成伤害。”

研究人员现已表明,对细胞溶素的敏感性依赖于植物细胞中的受体,这种受体在不同类型的植物中有显着差异。在这两种情况下,它都是糖残留物和脂肪的分子链 - 但在马铃薯和番茄等植物中,链条很短,而谷物的分子链则长得多。“这种较长的受体显然意味着细胞溶素可以与小麦或大麦中的受体连接,但不能到达细胞膜 - 因此不会产生致命的影响,”Albert报道。

正如该研究负责人ThorstenNürnberger教授所解释的那样,不同毒素受体的特征提供了一个重要的潜在应用:“由于它们的受体而对细胞溶素敏感的植物包括许多杂草。”这开辟了以微生物毒素为基础开发天然除草剂的可能性,所述微生物毒素将非常有选择性地起作用,因此比目前常用的除草剂如草甘膦更环保。

Nürnberger说,这项研究产生的另一个前景是开发了新的生物植物保护化学品。他说可以想象,可以使用特殊的糖分子来阻断细胞溶素毒素,防止其与脆弱的植物细胞对接。Nürnberger说,这可以有效保护免受一系列致命植物病害的侵袭。

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