研究表明河胎，鼠傷寒沙門氏菌能夠通過氣孔進入生菜葉片。這種感染人和動物的致病菌發(fā)展出一套對抗植物免疫系統(tǒng)的策略虎敦，以便借助植物進行傳播游岳。
看著廚房案板上還沾著水滴的青翠蔬菜政敢，你是不是覺得它已經洗干凈了？猛烈的水流或許可以洗去塵土胚迫、小蟲喷户，但是最新研究發(fā)現(xiàn)，一些致病菌已經能夠鉆進蔬菜葉片里访锻，準備悄悄登上你的餐桌褪尝。
近日，特拉華大學（University of Delaware）在《微生物學前沿》（Frontiers in Microbiology）上發(fā)表的一篇論文指出期犬，能引發(fā)腸胃炎的鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella enterica Typhimurium）已經學會了如何攻破植物葉子的防御河哑，藏在蔬菜的葉片里。
該文章的通訊作者龟虎、植物生物學助理教授 Harsh Bais 說：“現(xiàn)在我們知道璃谨，這種人類致病菌正在嘗試做植物致病菌才會做的事情，這真的很嚇人鲤妥〖淹蹋”
說起沙門氏菌，這可不是個好惹的家伙棉安。在沙門氏菌屬（Salmonella）中底扳，99% 可以感染人類或哺乳動物的細菌都屬于腸道沙門氏菌種，而它們引起的沙門氏菌感染在世界范圍內每年大約有 13 億個病例垂券，并可以導致其中的 300 萬人死亡。而最近被發(fā)現(xiàn)能入侵葉片的鼠傷寒沙門氏菌是其中一種常見血清型羡滑，它所導致的傷寒每年大約有 2100 萬個病例菇爪，其中約 20 萬人死亡。
健康人的免疫系統(tǒng)可以在一定程度上抵御沙門氏菌等微生物的入侵凳宙，植物也有辦法防范這樣的異類。微生物在入侵植物時所要面對的第一道防線就是植物的表皮（epidermis）职祷。和人類皮膚上的表皮層類似氏涩，這一層堅韌的組織在防止植物體損傷、感染和過度水分蒸發(fā)上有著極其重要的作用有梆。但為了蒸騰作用的正常進行是尖，這層“鎧甲”并非密不透風，它上面分布著氣孔泥耀。這是成對的微微張開的保衛(wèi)細胞饺汹，為細菌的入侵提供了可乘之機。
不過痰催，對于試圖從氣孔入侵的細菌兜辞，植物也準備了“化學武器”迎瞧。當檢測到致病菌的小分子名片，即微生物相關分子模式（microbe-associated molecular patterns, MAMP）時逸吵，植物就會通過各種激素使氣孔閉合凶硅，這種機制稱為氣孔防御（stomatal defense）。在調控氣孔防御的植物激素中扫皱，脫落酸和水楊酸可以使氣孔關閉足绅，茉莉酸則起反作用。
但是编检，特拉華大學的最新研究發(fā)現(xiàn)，鼠傷寒沙門氏菌設法繞開了這些防御機制扰才。
在這篇針對該菌入侵生菜葉片的研究中允懂，以 Nicholas Johnson 為首的研究人員發(fā)現(xiàn)，鼠傷寒沙門氏菌能夠阻礙氣孔關閉：在把這種細菌或它的相關分子模式放到生菜葉片上培養(yǎng) 3-12 小時后衩匣，葉片氣孔雖然比對照組要小一些蕾总，但遠比添加了李斯特菌等其他致病菌的葉片氣孔要大。也就是說琅捏，雖然生菜葉片對鼠傷寒沙門氏菌產生了防御反應生百，但這種反應受到了抑制。
那么，鼠傷寒沙門氏菌到底是如何抑制植物葉片氣孔的防御反應的呢搜吧？Johnson 等人便把目光投向了這種細菌的殺手锏之一—— 即 III 型分泌系統(tǒng)（Type-III Secretion System市俊，T3SS ）。大約在十年前滤奈，學界發(fā)現(xiàn)腸道沙門氏菌可以利用這個這個形似注射器的結構來向宿主的腸道細胞運輸蛋白質摆昧，方便自己進入細胞并適應其內部的環(huán)境。既然這一策略對哺乳動物如此有效蜒程，那它是否也適用于植物呢绅你？
為了檢驗這一假設，Johnson 等人將具有不同 T3SS 功能缺失的兩種菌株放在生菜葉上培養(yǎng)昭躺。這時忌锯，生菜葉的氣孔防御不再被抑制，而是積極閉合领炫，將鼠傷寒沙門氏菌關在門外汉规。葉片的內部也無法檢測出這兩種菌株。實驗證明 T3SS 是鼠傷寒沙門氏菌入侵生菜葉必不可少的工具。
接下來针史，研究團隊決定弄清楚 T3SS 究竟是從哪里突破了植物防御晶伦。這次，他們把注意力轉移到可以幫助氣孔關閉的水楊酸和脫落酸上啄枕。實驗發(fā)現(xiàn)婚陪，即使有鼠傷寒沙門氏菌的存在，水楊酸仍然可以行使其正常的功能频祝，使氣孔關閉泌参，研究人員們判斷這種細菌不會干擾水楊酸的相關通路〕？眨可是脫落酸的情況就大不一樣了：在有鼠傷寒沙門氏菌的情況下沽一，脫落酸無法向植物的氣孔通風報信，細菌得以從張開的氣孔入侵植物漓糙。研究團隊還檢驗了植物合成和運輸脫落酸的基因的表達情況铣缠，證明鼠傷寒沙門氏菌的存在確實可以降低生菜葉片和根系中這類基因的表達。
總的來說昆禽，鼠傷寒沙門氏菌可以利用 III 型分泌系統(tǒng)影響脫落酸的合成和運輸蝗蛙，阻礙氣孔關閉，從而進入生菜葉片醉鳖。研究還對大腸桿菌（Escherichia coli）和李斯特菌（Listeria monocytogenes）進行了同樣的實驗捡硅，發(fā)現(xiàn)它們不具備這種機制，葉片會關閉氣孔盗棵，把這些細菌阻擋在外壮韭。
盡管如此，研究團隊在文章討論部分指出纹因，許多感染人類的機會致病菌（opportunistic pathogen）喷屋，即會在個體免疫功能下降時發(fā)起攻擊的致病菌，已經被證明能入侵和污染植物辐怕，盡管它們的主要目標仍然是感染人類逼蒙。細菌入侵植物的機制大體上仍然不明確从绘，這項研究只是揭示了其中一種可能寄疏。
本來是感染動物和人類的細菌，為什么要大費周章地騷擾植物界呢僵井？發(fā)表在《植物病理學年度綜述》（Annual Review of Phytopathology）上的一篇綜述指出：“植物就是致病菌傳染動物的中間媒介陕截。”該綜述提到批什，這些跨域致病菌在其生存的兩種環(huán)境中都獲得了巨大的生存優(yōu)勢农曲，通過人類等各種動物的攝食，它們可以輕易從植物上“搭便車”進入動物體內。盡管它們無法直接攝取植物細胞的養(yǎng)分乳规，植物細胞裂解產物和根系分泌物為它們提供了豐富的營養(yǎng)形葬。
還有一種假說認為，這些人類致病菌或許可以利用其它植物致病菌已經為它們掃清的戰(zhàn)場暮的，繞過已經被打敗的植物免疫系統(tǒng)笙以，更方便地入侵植物。
此前的研究也發(fā)現(xiàn)猖腕，鼠傷寒沙門氏菌不僅能入侵生菜，在西紅柿葉恨闪、芝麻菜倘感、香菜、羅勒咙咽、卷心萵苣等綠葉蔬菜中也觀察到相似的現(xiàn)象老玛。值得注意的是，這些蔬菜似乎還都是吃沙拉時的熱門選擇犁珠，那我們還能愉快地吃沙拉嗎逻炊？
論文共同作者、特拉華大學動物和食品科學系微生物食品安全教授? Kali Kniel? 認為犁享，生物防治在這方面大有可為余素。此前一些研究表明植物根際細菌（rhizobacteria）可以增強植物對植物病原體的防御響應。這項研究則檢驗了枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）的一個專利菌株的保護作用炊昆，發(fā)現(xiàn)用含有這種人體腸道益生菌的水灌溉生菜桨吊，可以讓鼠傷寒沙門氏菌在生菜葉片內的含量大大減少。
種植方式的改進也非常重要凤巨。作物產量的提高經常是以其免疫系統(tǒng)的犧牲為代價的视乐。細菌還可能經由水源，在種植或加工過程中污染植物敢茁，比如種植在養(yǎng)殖場附近的低矮的作物很容易受到污染佑淀。
通過更好地理解細菌、植物和環(huán)境之間的相互作用彰檬，我們或許將找到對抗這類致病菌的有效方案伸刃，吃上放心的沙拉。雖然把蔬菜做熟了吃總是保險的逢倍，但讓菜單多一些選擇不就是農業(yè)和食品科學的目標之一嗎捧颅？
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