核爆摧毁它们 当豆类植物被吃时，它们释放化学物质来吸引寄生蜂。几十年来，科学家们已经了解植物可以释放挥发性有机化合物——本质上是空中化学信号——来吸引捕食它们的天敌，例如毛虫。我们不知道的是，植物是如何将被吃这一物理行为转化为特定的、召唤捕食者的 distress 信号的。华盛顿大学的生物学家亚当·斯坦布伦纳说：“我们不知道的一件事是植物是如何首先检测到毛虫的。”如今，在墨西哥瓦哈卡的实验室和农业田地中，斯坦布伦纳的团队经过多年的实验，确定了一个单一的免疫受体，协调其对抗毛虫的防御系统。 流口水的毛虫 当像毛虫这样的食草昆虫以植物为食时，它会将其唾液直接注入植物的受损组织中。这种唾液中含有称为 HAMPs 的生物线索：草食动物相关的分子模式。HAMPs 分子中的一种是被称为使能肽（inceptin）的肽，还有一个叫做 In11 的 11 个氨基酸片段。这两者实际上都是在叶绿体中发现的 ATP 合酶的一部分——基本上是植物自身蛋白质的一部分。当毛虫吞食叶片时，它的肠道酶会将植物的细胞发动机和它们的碎片（包括 In11）切割，尽管浓度非常小，这些碎片会被反刍回到叶片表面。经过数百万年的进化，像普通豆类这样的植物发展出了一个专门的细胞表面受体，称为使能肽受体，以专门检测 In11。当这个受体与 In11 相互作用时，它会在植物细胞中引发信号级联，启动免疫反应。不过，证明这个特定受体负责释放召唤捕食者的信号极其棘手。“我们很高兴能做到这一点，但我们需要完美的对照植物——缺乏受体的植物与具有完整受体的植物，”斯坦布伦纳说。问题是，普通豆类植物 notoriously 难以转基因，因此常规的现代技术，如基因沉默，不在考虑之内。选择一个更易改造的植物也不在考虑之内。“我们有点被限制于豆类，因为我们研究的这个受体只存在于某些豆类物种中，”斯坦布伦纳解释道。为了解决这个问题，他的团队不得不以传统方式通过选择性育种来引入所需的改造。 兄弟育种 第一步是找到一种具有失活 In11 受体的普通豆类植物。团队需要的是一种无法检测毛虫唾液的自然突变体。他们筛选了大量的中美洲豆类，寻找在暴露于 In11 时未能产生乙烯气体（经典的植物压力指示器）的品种。从测试的 89 个品种中，他们发现了两个完全忽视该肽的品种。在这两个品种中，他们选择了一种名为 W6 13807 的洪都拉斯品种。当研究人员对这种无反应豆类进行基因组测序时，他们发现它在编码使能肽受体的基因中有一个自然发生的 103 个碱基对缺失。他们发现这个突变会删除受体的一个关键部分，导致产生一个截短的、无功能的蛋白质。为了测试这种功能失调受体对植物防御的影响，团队开始对植物进行育种实验。通过对突变体和对 In11 反应的标准豆类变种之间的一系列遗传交叉和回交，他们创建了在除了功能性使能肽受体的存在或缺失之外几乎在遗传上完全相同的兄弟植物。“我们只是进行育种，这花了好几年，”斯坦布伦纳回忆道。当这两个兄弟植物被并排放置在实验室和田间时，结果表明，损坏的使能肽警报对豆类植物的后果相当严重。 沉默的代价 首先，研究人员检查了直接防御——植物为了让其叶片对毛虫的可口性降低而发生的化学和物理变化，从而阻碍其生长。然而，当毛虫以失活使能肽受体的突变豆类为食时，它们却如鱼得水。在为期五天的喂食期间，它们的生长率比具有功能性受体的植物高出 70% 以上。更详细的分析揭示了确切的原因。在能够检测到 In11 肽的植物中，喂食的毛虫触发了 527 个基因的快速上调，包括负责抗草食动物防御的基因。那些对毛虫唾液中的 In11 毫无察觉的植物未能作出这一针对性的反应。相反，它们的反应就像是仅仅被风或路过的动物机械性地伤害一样。失去受体，它们完全错过了一个活生生的、hun...（内容未完）