【新浪科技综合】生食蔬菜，当心这种不可能被洗掉的致命病菌新浪科技综合2020-07-30 10:53:570阅
文章图片
图1/6图片来源：Pixabay来源：科研圈
看着厨房案板上还沾着水滴的青翠蔬菜 ， 你是不是觉得它已经洗干净了？猛烈的水流或许可以洗去尘土、小虫 ， 但是最新研究发现 ， 一些致病菌已经能够钻进蔬菜叶片里 ， 准备悄悄登上你的餐桌 。
近日 ， 特拉华大学（University of Delaware）在《微生物学前沿》（Frontiers in Microbiology）上发表的一篇论文指出 ， 能引发肠胃炎的鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica Typhimurium）已经学会了如何攻破植物叶子的防御 ， 藏在蔬菜的叶片里 。
该文章的通讯作者、植物生物学助理教授 Harsh Bais 说：“现在我们知道 ， 这种人类致病菌正在尝试做植物致病菌才会做的事情 ， 这真的很吓人 。 ”
1
说起沙门氏菌 ， 这可不是个好惹的家伙 。 在沙门氏菌属（Salmonella）中 ， 99% 可以感染人类或哺乳动物的细菌都属于肠道沙门氏菌种 ， 而它们引起的沙门氏菌感染在世界范围内每年大约有 13 亿个病例 ， 并可以导致其中的 300 万人死亡 。 而最近被发现能入侵叶片的鼠伤寒沙门氏菌是其中一种常见血清型 ， 它所导致的伤寒每年大约有 2100 万个病例 ， 其中约 20 万人死亡 。
文章图片
图2/6肠道沙门氏菌的电镜照片 。 图片来源：Encyclopedia Britannica健康人的免疫系统可以在一定程度上抵御沙门氏菌等微生物的入侵 ， 植物也有办法防范这样的异类 。 微生物在入侵植物时所要面对的第一道防线就是植物的表皮（epidermis） 。 和人类皮肤上的表皮层类似 ， 这一层坚韧的组织在防止植物体损伤、感染和过度水分蒸发上有着极其重要的作用 。 但为了蒸腾作用的正常进行 ， 这层“铠甲”并非密不透风 ， 它上面分布着气孔 。 这是成对的微微张开的保卫细胞 ， 为细菌的入侵提供了可乘之机 。
不过 ， 对于试图从气孔入侵的细菌 ， 植物也准备了“化学武器” 。 当检测到致病菌的小分子名片 ， 即微生物相关分子模式（microbe-associated molecular patterns ，MAMP）时 ， 植物就会通过各种激素使气孔闭合 ， 这种机制称为气孔防御（stomatal defense） 。 在调控气孔防御的植物激素中 ， 脱落酸和水杨酸可以使气孔关闭 ， 茉莉酸则起反作用 。
文章图片
图3/6细菌入侵植物气孔示意图 。 图片来源：doi： 10.1146/annurev.phyto.121107.104959但是 ， 特拉华大学的最新研究发现 ， 鼠伤寒沙门氏菌设法绕开了这些防御机制 。
2
在这篇针对该菌入侵生菜叶片的研究中 ， 以 Nicholas Johnson 为首的研究人员发现 ， 鼠伤寒沙门氏菌能够阻碍气孔关闭：在把这种细菌或它的相关分子模式放到生菜叶片上培养 3-12 小时后 ， 叶片气孔虽然比对照组要小一些 ， 但远比添加了李斯特菌等其他致病菌的叶片气孔要大 。 也就是说 ， 虽然生菜叶片对鼠伤寒沙门氏菌产生了防御反应 ， 但这种反应受到了抑制 。
文章图片
图4/6添加不同菌种培育后的生菜气孔大小（翻译 贺紫宸） 。 图片来源：doi： 10.3389/fmicb.2020.00500那么 ， 鼠伤寒沙门氏菌到底是如何抑制植物叶片气孔的防御反应的呢？Johnson 等人便把目光投向了这种细菌的杀手锏之一—— 即 III 型分泌系统（Type-III Secretion System ， T3SS ） 。 大约在十年前 ， 学界发现肠道沙门氏菌可以利用这个这个形似注射器的结构来向宿主的肠道细胞运输蛋白质 ， 方便自己进入细胞并适应其内部的环境 。 既然这一策略对哺乳动物如此有效 ， 那它是否也适用于植物呢？
为了检验这一假设 ， Johnson 等人将具有不同 T3SS 功能缺失的两种菌株放在生菜叶上培养 。 这时 ， 生菜叶的气孔防御不再被抑制 ， 而是积极闭合 ， 将鼠伤寒沙门氏菌关在门外 。 叶片的内部也无法检测出这两种菌株 。 实验证明 T3SS 是鼠伤寒沙门氏菌入侵生菜叶必不可少的工具 。
接下来 ， 研究团队决定弄清楚 T3SS 究竟是从哪里突破了植物防御 。 这次 ， 他们把注意力转移到可以帮助气孔关闭的水杨酸和脱落酸上 。 实验发现 ， 即使有鼠伤寒沙门氏菌的存在 ， 水杨酸仍然可以行使其正常的功能 ， 使气孔关闭 ， 研究人员们判断这种细菌不会干扰水杨酸的相关通路 。 可是脱落酸的情况就大不一样了：在有鼠伤寒沙门氏菌的情况下 ， 脱落酸无法向植物的气孔通风报信 ， 细菌得以从张开的气孔入侵植物 。 研究团队还检验了植物合成和运输脱落酸的基因的表达情况 ， 证明鼠伤寒沙门氏菌的存在确实可以降低生菜叶片和根系中这类基因的表达 。
总的来说 ， 鼠伤寒沙门氏菌可以利用 III 型分泌系统影响脱落酸的合成和运输 ， 阻碍气孔关闭 ， 从而进入生菜叶片 。 研究还对大肠杆菌（Escherichia coli）和李斯特菌（Listeria monocytogenes）进行了同样的实验 ， 发现它们不具备这种机制 ， 叶片会关闭气孔 ， 把这些细菌阻挡在外 。
推荐阅读
- 古都正|中国千年古都正在崛起“硬科技”
- 小米科技|外媒曝光：小米新奇想专利让超广角拍摄不失真
- 职场女性|巾帼不让须眉：科技界又多了一位女掌门
- 【行走自贸区】线下逛线上购！来曹妃甸综合保税区体验不一样的“海淘”|【行走自贸区】线下逛线上购！来曹妃甸综合保税区体验不一样的“海淘”
- 【行走自贸区】线下逛线上购！来曹妃甸综合保税区体验不一样的“海淘”
- 服贸会|金融科技新成果集中“上新”服贸会，150家金融机构携手亮相
- 省属|赋予科研人员职务科技成果所有权 事关8家省属高校、科研院所
- 【行走自贸区】三亚崖州湾科技城：企业人才纷至沓来|【行走自贸区】三亚崖州湾科技城：企业人才纷至沓来
- 创新服贸|创新服贸 互惠共享 | 智能科技改变生活 服务贸易添新元素
- 创新服贸 互惠共享 | 智能科技改变生活 服务贸易添新元素