細菌如何將 DNA 傳遞給植物

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土壤傳播的病原體根癌農桿菌是一種非常聰明的小微生物。在透過傷口進入植物後,這種細菌會將自身 DNA 的一段插入到植物的基因組中。這種插入中的基因會刺激植物生長激素的合成,從而導致植物細胞腫瘤性增殖,最終導致一種被稱為冠癭病的枯萎病。這些基因還指示植物產生農桿菌賴以生存的含有碳和氮的鴉片鹼。

這種生物不同界(從動物到植物)之間基因轉移的例子是目前已知的唯一一個。(病毒也會將 DNA 轉移到植物中,但由於它們無法在宿主細胞外生存,因此通常不被認為是生物。)然而,儘管經過仔細研究,科學家們仍無法確定細菌 DNA 穿過植物所謂的質膜的確切機制。然而,昨天發表在《美國國家科學院院刊》上的研究結果提供了新的見解。根據該報告,一種名為 VirE2 的單一蛋白質可能充當質膜門衛,允許根癌農桿菌 DNA 片段透過。

瑞士巴塞爾生物中心 (Biozentrum) 的 Fabrice Dumas 和弗里德里希·米歇爾研究所(也在巴塞爾)的 Myriam Duckely 及其同事透過一系列實驗證明,VirE2 與脂質(膜的重要組成部分)相互作用,並在人工植物血漿樣膜中形成大的通道或孔隙,具體取決於膜上的電勢。這些通道似乎有選擇性地允許帶負電的分子和單鏈 DNA 進入,這正是根癌農桿菌需要傳送的物質。這種 DNA 運輸的特異性使 VirE2 與其他蛋白質門衛區分開來。因此,作者報告說,它可能成為開發用於藥物輸送和基因治療的新系統的重要工具。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大眾科學 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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