植物识别“敌”“友”之谜
植物往往能正确辨别有益和有害的微生物,把有益的微生物接受过来,把有害的微生物拒之门外。植物是靠什么来识别“朋友”和“敌人”的呢?
豆科植物与根瘤菌之间有一种共生关系,根瘤菌对豆科植物的感染可使豆科植物形成根瘤,从而产生固氮能力。但是令人不解的是,根瘤菌与豆科植物的关系上存在着近乎苛刻的选择性。也就是说,能感染一种豆科植物并形成根瘤的根瘤菌对其他的豆科植物通常是不感染的。为什么会表现出这么强的专一性呢?人们在研究中发现,这是由于豆科植物所产生的凝集素(一类有识别作用的蛋白)能识别根瘤菌细胞壁中的糖蛋白从而决定是否与根瘤菌建立共生关系。如果豆科植物的识别蛋白能与根瘤菌细胞壁中的糖蛋白结合,则表明这种根瘤菌是“朋友”可以与之共生,反之则不然。
对于植物排斥“异己”,抵御病害的能力,有人这样分析:病原菌表面携带着起鉴别作用的分子,如果植物具有识别这些表面分子的受体。在病原菌的侵袭下,植物能辨别出是“敌人”来犯,会及时调动防御系统使自己处于“戒备状态”。如果植物缺乏识别受体,无法识别病原菌,防御系统不起作用,植物就会被感染患病。这就是说,植物的识别能力取决于有没有识别受体。也有人认为,选择性主要在于病原菌表面糖蛋白分子的糖基部分,病原菌致病或不致病就在于不同的糖基。宿主植物中的识别受体本来是与病原菌表面分子互补的,但是当病够发生突变,体内糖基转移酶的专一性发生变化产生新的表面多糖时,植物就会因无法识别而被感染。如果宿主植物的受体基因也随之发生突变,能够识别新的表面多糖,植物的抗病性就会得到恢复。
目前,对植物识别系统的研究还很不成熟,以上解释许多还处于假设阶段,还没有得到确切可信的证实。识别分子到底是什么,它是怎样辨别“朋友”和“敌人”的?还都是未解之谜。但是这一领域的研究却给农林业生产带来光辉的前景。如果能破译豆科植物与根瘤菌之间的密码,就有可能把固氮范围扩大到小麦、水稻等非豆科植物;如果能找到胸识别抵御病原菌的机理,就可能减少农药对作物和大自然的危害。