遭遇侵害，植物怎么搞定？

安東尼·尚皮翁(Antony Champion)是達喀爾(塞內加爾)微生物環境刺激與植物適應性國際聯合實驗室(LAPSE) 植物發展多樣性和適應性研究院(DIADE)的研究員。安托萬·拉盧(Antoine Larrieu)是Teva Vernoux集團在里昂高等師范學校植物育種與發育實驗室的博士后研究人員。兩人最近合著了一篇有關植物應激反應的文章，他們接受了采訪并回答了一些這個奇妙領域的問題。

1、你們最近發布在《自然通訊》的一項研究聲稱生物傳感器能夠實時地觀察植物在受到傷害時的反應方式。它的運作原理是什么？它有什么應用價值？

安東尼·尚皮翁和安托萬·拉盧：

植物在感知到傷害時(機械刺激，食草動物的騷擾)會迅速分泌一種叫“茉莉酸”的應激激素。迄今為止，這個原理都是用來檢測植物損傷的必要手段，避免了去追蹤植物在這個過程中的動態。在法國國家科學研究院(CNRS)、諾丁漢大學和植物研究院(IRD)的合作期間，我們開發出一種熒光生物傳感器來量化和定位活體植物在受傷后這種激素在細胞中的水平。我們觀察發現，植物在其某片葉子受傷后，表現出兩種情況：第一種會迅速向植物全株反應受傷情況，第二種則慢很多，其響應過程，特別是在傳遞和分泌防御因子上較為緩慢。這種生物傳感器將在理解植物如何抵御外來侵害和如何適應環境上作為重要的工具。

2、植物在面對不同類型的侵害時的反應是什么？

安東尼·尚皮翁：

這些答案將取決于多種因素，但主要由生物入侵者的身份而定，得看對方是微生物還是食草動物。在涉及到微生物的大多數情況下(病毒，細菌或真菌)，病變并不會自我增殖，這在自然界中是一個例外！如果感染停止，則表明該植物具有抗性。在這種情況下，防御反應一般表現為細胞級別的防御或者分泌有毒化合物來阻止寄生物的增殖。在某些情況下，植物在面對入侵者時會進入“死亡程序”，植物細胞會將植物染病部分和健康部分進行分離。這種反應經由植物的全株免疫來執行。

當出現食草昆蟲侵蝕植物的時候，防御反應將被激活，以降低特定組織的可消化性。這類反應是通過水楊酸、乙烯和茉莉酸等植物激素來調節的。理解這些激素之間的相互作用、在防御機制中的角色和植物在應激狀態下的反應是未來農業的一個關鍵。

3、植物是如何區分致病微生物和有益微生物的呢？

安東尼·尚皮翁：

終其一生，植物和伴生微生物的關系都是相互的，無論是致病微生物或者是共生微生物。致病或共生的組織并不會單獨的引起植物的反應，這更像是這些組織結構之間的一場“分子對話”。在植物和病原體的相互作用，表現為“拉鋸”模式。植物可識別許多常見的病原體分子并隨即進行自我防護。然而，另一部分病原體則可解除這種防護。在這些反應的相互作用的情況下，植物就會被感染。

在有益的微生物和植物相互作用下，植物組織的定殖需要依靠這些微生物來防止植物免疫系統被阻隔或者被繞過。比如，最新的研究就發現，共生菌分泌的茉莉酸化合物，有利于楊樹根的定殖。

4、過去的研究表明，植物們會對存在入侵者的信息相互交流。她們是怎么做到的？

安托萬·拉盧：

植物之間的“溝通”主要是化學形式的。大量的實驗表明，植物在受到食草動物侵蝕的時候會產生乙烯這種氣體。由此產生的乙烯輻射將會向周遭的植物發起危險警報。作為回應，葉子將堆積復雜的化合物——單寧酸，從而使得它們很難消化。其它分子在植物之間的通訊里也會起類似的作用。比如番茄在受到蟲害侵蝕后，就會產生揮發性的茉莉酸，茉莉酮酸甲酯。放置在附近且暴露在揮發性化合物中沒有被昆蟲物理侵害的植物，則會積聚特殊的分子，稱為“蛋白酶抑制劑”。這些分子會直接作用于昆蟲的消化系統，影響其功能并可致病。在這兩種情況下，植物種群面對侵害的反應是最大限度的保障至少一部分個體得以存活。

5、在沒有神經系統的情況下，植物是如何處理接受到的傷害信息的？

安托萬·拉盧：

植物的傷痛感知機制和人類是類似的。完整的細胞在收到損傷相關的信號后會作出反應。這些信號各種各樣，在植物受損后，細胞之間就會進行這種信號的傳遞。研究還發現，在植物葉子表面放置碎粒就可以觸發植物的應激反應。植物向其他部位進行信號傳遞和動物管理突觸活動的基因運作方式是類似的。當其被激活時，就可以進行從受傷部位到幾十厘米遙遠的部位的信號傳播。這將使植物通過延緩生長來等待其發育的有利條件，并為受到進一步損害做準備。

6、最近的許多研究表明，植物非常敏感，對很多刺激都會作出反應(光，顏色，氣味甚至聲音)，有人對“植物神經生物學”這一概念表示質疑。在這方面，二位是如何認為的？

安東尼·尚皮翁和安托萬·拉盧：

對光的反應，等同于對光線“顏色”的反應，這取決于植株頂部的情況，對化學分子的反應(即“味道”)則很大程度上是基于遺傳。植物和動物的生物進化具有有趣的相似性，這種神經生物學的理論很有吸引力，其中不乏一些讓人醍醐灌頂的論點。此理論的支持者認為，植物是具備“智能”和“記憶”的。這些功能通常是由擁有大腦的動物來進行的。然后，植物是沒有類似的器官用來存儲和處理信息并作出反應的。關于植物的神經生物學的這些言論，對我所理解的植物發展沒有太多影響。它是一個類似神經元的想法，但顯然，這在植物中是不存在的。因此，將植物擬人化，有些夸大其詞。

（翻譯：格雷潘；via passeurdesciences）