放射标记物对植物的防御信号系统成像

　　

生物通报道：美国能源部布克海文国家实验室（Department of Energy’s Brookhaven National Laboratory）研究人员将放射性指示剂和其实验室高级成像技术相结合，获得一种观察各种压力条件下（如环境污染物、微生物或害虫等），植物生理变化的新技术。

研究人员利用放射性标记物和敏感的检测系统产生的高清晰图象，发现植物在压力条件下产生的激素——jasmonate（茉莉酮酸酯）在植物体内快速流动， jasmonate不仅负责发送“攻击”信号，激起广泛的防御行为，而且影响糖运输。研究详细内容刊登于《Planta》。

“如同一个肾上腺素（adrenaline）流，”文章通讯作者Richard Ferrieri说，Jasmonate激发的糖流帮助植物的防御反应。研究人员根据获得的图片分辨植物运输系统内的定向流，jasmonate在韧皮部（phloem，糖运输通道）和木质部（xylem，水运输通道）的流动。这项发现对于研究植物信号途径有重要的生态学和进化论意义。

众所周知，如果植物的一个部位受到损伤，其余部位会很快产生防御反应，说明进攻信号已经传递到其它部位。之前有研究发现，Jasmonate与此信号传递途径有关。为了检测jasmonate的作用，Brookhaven研究人员用放射性碳同位素（carbon-11）标记jasmonate，并用其研制的正电子自动曝光显像（positron autoradiography，生物通编者译）技术进行成像。

carbon-11的两个物理学特征赋予该方法很大的吸引力。首先，研究人员可以利用其发出的射线，非入侵性地观察活体生物的功能。第二，其半衰期很短，只有20分钟，所以在一次实验后，植物已经不具有放射性了，能够被重复检测。之前，研究人员只能测量小块、干缩植物的放射能，因此会破坏有机体，限制了对植物动力代谢过程的观察。

此次实验中，研究人员利用自动曝光显像技术及时捕获快照，观察通过植物脉管运输系统的放射性jasmonate流。Ferrieri 说，jasmonate在木质部和韧皮部快速调换，使其能够到达整个植物，进一步证实了jasmonate有播发“进攻”信号的作用，对整体研究植物信号传递有深远意义。

作为研究内容的一部分，研究人员还利用carbon-11跟踪糖的运输情况。添加在某些叶子上的jasmonate，促进了糖向这些组织的脉管系统的运输。“我们认为jasmonate使更多的化学能变得可被植物的运输系统利用，导致更多的糖被运送到有机体其它发挥防御功能的部位。”
（生物通记者 小粥）