科技日报记者 王春
人被蚊虫叮咬，会立刻伸手拍打。植物没有神经系统，也跑不掉，虫子咬上来，它靠什么察觉危险？病虫害每年造成全球农作物约四成损失，这一问题一直没有解决。
11月12日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心陈晓亚院士团队联合万里研究团队在《自然》在线发表论文，揭示植物察觉虫害的新途径：害虫为取食而分泌的核酸酶，反倒在植物体内“剪”出了警报，被植物捕获后拉响抗虫警报。
“植物没有动物那样的神经系统，它所谓‘感觉’，不是神经意义上的感觉，而是细胞层面的化学识别。”论文第一作者、该中心博士后郭晓祥说。
稻绿蝽是稻田常见的广食性害虫，俗称“臭大姐”。它个头较大，唾液蛋白丰富，引起团队注意。团队盯上其中一种叫NVR1的T2核酸酶，它像一把切割水稻RNA的“分子剪刀”。虫子本想借它获取营养，却在切割植物RNA时留下了特殊的小分子2′,3′-环核苷酸，暴露了行踪。
这些分子被水稻的核酸结合蛋白NIB1捕捉。郭晓祥打了个比方：小分子像“警报”，NIB1像“感应器”。接到信号，NIB1在细胞核内集结成凝聚体，招募免疫中心枢纽蛋白EDS1，防御就此展开：有的植株合成特殊代谢物，让害虫“不爱吃”；有的加厚细胞壁，挡住宿主啃食。
实验显示，敲除NIB1，抗虫能力减弱；提高其表达水平，则增强。外源施用这类核酸酶降解产物，在实验室和大田中都能增强植物抗虫能力，显示出作为植物免疫诱导剂的潜力。
这项发现的意义不止于水稻与稻绿蝽。研究发现，与NVR1同源的分泌型T2核酸酶也存在于稻纵卷叶螟、绿盲蝽和棉铃虫等害虫中；NIB1类蛋白在陆生植物中高度保守，从蕨类、松树到小麦、玉米、棉花中都有“身影”。实验表明，类似“分子预警”过程也能在其他植物与害虫之间发生，为植物抵御不同昆虫侵害提供了广谱机制线索。
“植物很聪明，昆虫也很聪明。”陈晓亚说，害虫的消化工具被植物“缴获”成预警雷达，是长期协同演化中的一幕。但免疫有代价：启动防御要消耗能量，持续提高NIB1表达虽能抗虫，水稻可能长得慢一些。诱导剂何时用、用多少、能管多久，需精细评估；距离可推广的产品，仍有工作要做。
从“分子痕迹”到植物调动自身防御，研究揭示了核酸降解参与调控植物抗虫反应的新机制，为发掘抗虫基因、培育抗虫新品种、开发新型植物疫苗提供了新思路。
（中国科学院分子植物科学卓越创新中心供图）
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