《科学》:植物用神经传递疼痛 谷氨酸

邓文龙

植物用神经传递疼痛

来源：中国科学报 2018-09-19 18:18

植物或许没有大脑，但它们在某种程度上拥有神经系统。现在，植物生物学家发现，当一片树叶被吃掉时，它会用一些与动物相同的信号警告其他树叶。这项新研究正在揭开一个长期存在的谜团，即植物不同部位之间是如何相互沟通的。

动物的神经细胞会在一种叫作谷氨酸的氨基酸的帮助下相互交流，在神经细胞受到刺激释放出谷氨酸后，有助于在相邻细胞中引发一批钙离子波。钙离子波沿着下一个神经细胞向下传播，将信号传递给下一个神经细胞，使远距离沟通成为可能。

科学家在进行另一项研究时，偶然发现植物对重力的反应。他们开发了一种分子传感器，可以检测钙的增加，并认为这可能起作用。研究人员培育出一种当钙水平升高时会发出更亮的光的传感器，随后将其植入到一种叫作拟南芥的芥菜植物中。然后，他们切下植物的一片叶子，看它能否被检测到钙的活性。

他们立刻看到伤口旁边有一道光，先是变亮，然后变暗。他们在近日发表于《科学》杂志的报告中说，在钙波到达其他叶片之前，光会在更远的地方出现和消失。经过进一步研究确定，谷氨酸是诱发钙波的因素。

尽管植物生物学家已经知道，植物某一部分的变化会被其他部分感知到，但他们不知道信息是如何传递的。现在，研究人员已经看到了钙波和谷氨酸的作用，从而能更好地进行监测，也许有一天甚至可以操纵植物的内部交流。(生物谷Bioon.com）

http://news.bioon.com/article/6727757.html



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邓文龙

作者：Masatsugu Toyota 来源：《科学》

发布时间：2018/9/25 12:55:13

植物用“神经”传递疼痛

植物或许没有大脑，但它们在某种程度上拥有神经系统。现在，植物生物学家发现，当一片树叶被吃掉时，它会用一些与动物相同的信号警告其他树叶。这项新研究正在揭开一个长期存在的谜团，即植物不同部位之间是如何相互沟通的。

动物的神经细胞会在一种叫作谷氨酸的氨基酸的帮助下相互交流，在神经细胞受到刺激释放出谷氨酸后，有助于在相邻细胞中引发一批钙离子波。钙离子波沿着下一个神经细胞向下传播，将信号传递给下一个神经细胞，使远距离沟通成为可能。

科学家在进行另一项研究时，偶然发现植物对重力的反应。他们开发了一种分子传感器，可以检测钙的增加，并认为这可能起作用。研究人员培育出一种当钙水平升高时会发出更亮的光的传感器，随后将其植入到一种叫作拟南芥的芥菜植物中。然后，他们切下植物的一片叶子，看它能否被检测到钙的活性。

他们立刻看到伤口旁边有一道光，先是变亮，然后变暗。他们在近日发表于《科学》杂志的报告中说，在钙波到达其他叶片之前，光会在更远的地方出现和消失。经过进一步研究确定，谷氨酸是诱发钙波的因素。

尽管植物生物学家已经知道，植物某一部分的变化会被其他部分感知到，但他们不知道信息是如何传递的。现在，研究人员已经看到了钙波和谷氨酸的作用，从而能更好地进行监测，也许有一天甚至可以操纵植物的内部交流。（来源：中国科学报 冯维维）

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201892512551373647335.shtm

http://science.sciencemag.org/content/361/6407/1112



专业点评：

《科学》杂志就是高水平、世界顶尖级的。谷氨酸，味精，食品学上的鲜味剂，医药学上治疗肝昏迷、小儿脑发育不全等。谷氨酸是人身体内最重要的、最多的神经系统兴奋性递质，约半数以上的兴奋性信号是由谷氨酸来传递的。谷氨酸广泛参与脑发育、智力、记忆、学习、思维等过程，谷氨酸失衡广泛参与精神分裂症、躁狂忧郁症、自闭症、阿尔茨海默病（老年痴呆症）、帕金森病等的发病过程。《科学》杂志2018年9月21日刚刚发表了美国杜克大学的研究结果：连接肠道-大脑的迷走神经的向心支的神经递质就是谷氨酸（ http://science.sciencemag.org/content/361/6408/eaat5236 ）。这次进化上和人类遥远的植物的防御信号的起始居然也是由谷氨酸引发的！

邓文龙

Google 软件译 :

谷氨酸引发长距离，以钙为基础的植物防御信号

Masatsugu丰田1，2，3，*，Dirk Spencer 2，†，Satoe Sawai-Toyota 2，‡，王嘉琪1，张彤4，5，§，亚伯拉罕J.辜4，5，Gregg A. Howe6，7，西蒙吉尔罗伊2，*

科学  2014年9月14日：
卷。361，Issue 6407，pp.1112-1115
DOI：10.1126 / science.aat7744

植物中的快速，长距离信号传输
啃食昆虫在一片叶子上受伤的植物可以警告其他叶子开始预期的防御反应。在模型植物拟南芥（Arabidopsis）工作，丰田等。表明这种系统性信号始于谷氨酸的释放，谷氨酸受体样离子通道可以感知谷氨酸（参见Muday和Brown-Harding的Perspective）。然后离子通道引发钙离子浓度的一系列变化，这些变化通过韧皮部脉管系统和称为胞间连丝的细胞间通道传播。这种基于谷氨酸盐的长距离信号传递是快速的：在几分钟内，未损坏的叶子可以响应远处叶子的命运。

抽象
动物需要快速，远程的分子信号传导网络，以整合身体的感知和反应。氨基酸谷氨酸作为脊椎动物中枢神经系统中的兴奋性神经递质，通过激活谷氨酸受体通道促进长程信息交换。同样，植物感知局部信号，例如食草动物攻击，并在整个植物体内传递这些信息，以快速激活未损坏部分的防御反应。在这里，我们显示谷氨酸是植物中的伤口信号。GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE家族的离子通道充当传感器，将该信号转换为细胞内钙离子浓度的增加，其传播到远处器官，然后诱导防御反应。

http://science.sciencemag.org/content/361/6407/1112