GIF:注入叶子的谷氨酸会触发防御信号。
我们往往认为植物是无助的，被动的绿色斑点，但在一项引人入胜的新研究中，科学家们使用荧光灯来观察植物内的警报信号，展示了我们的光合作用朋友是如何调动他们的防御能力的。
今天发表在《科学》杂志上的一项新研究，对植物受到攻击时发生的信号活动提出了前所未有的观点。植物受到伤害一两秒钟后，像被毛毛虫咬了一口，一个警告信号从伤口的位置发出，在不到120秒的时间内传遍整个植物。植物现在意识到自己受到了攻击 - 或者至少是像植物一样"意识到" - 可以通过释放化学的对抗措施来应对威胁。
科学家们对这种系统范围内的信号系统已经了解了很长一段时间，但是这项由来自威斯康辛大学麦迪逊分校、日本科学技术署和其他几家机构的研究人员进行的新研究，首次展示了这种出色的防御机制。更重要的是，这项研究为神经系统（如信号传导）背后的生物学过程提供了新的见解。
卷心菜毛虫吃掉芥菜植株的叶子，在植株上激起一波钙。
"我们知道，如果你缠绕一片树叶，你会得到一个电荷，你得到了在植物中传播的东西，"UWM教授，也是这项新研究的共同作者，植物学家Simon Gilroy在一份声明中说。"是什么引发了这种电荷，以及它是如何在植物内移动的，目前尚不清楚。"
Gilroy和他的同事Masatsugu Toyota领导了这项研究，他们怀疑钙与此有关。钙离子能产生电荷，在植物中起信号作用，特别是对环境变化的反应。科学家们一直在努力将植物内部的这种运动形象化，从而找到了一个相当迷人的解决方案。为了实时观察钙的运动，Toyota和他的同事通过生物工程使植物生产出一种能在钙周围发出荧光的蛋白质，就像圣诞树一样照亮植物的内部。通过使用先进的显微镜和生物传感器，研究人员能够追踪钙在各种伤害下的存在和体积，包括毛虫咬伤、剪刀剪伤和被压伤造成的伤害。
在对芥菜植物进行试验时，研究人员观察到，当钙从损伤处涌向其他叶子时，植物就会发光。信号以每秒一毫米的速度传播，这足以在不到两分钟的时间内到达植物的最远角落。钙脉冲能够通过植物的血管或循环系统传播。
在警告信号完全传播后，叶子开始释放与防御相关的激素，为未来的攻击做准备。植物除了释放化学物质来启动修复过程外，还能释放有害的、对昆虫不友好的化学物质。
未受伤的叶子显示远处叶子受伤后钙的流动。
这项最新的研究扩展了瑞士科学家Ted Farmer所做的工作，他之前的研究表明，防御相关的电信号依赖于谷氨酸 - 一种哺乳动物中的重要神经递质和植物中的信号传导因子。在第二项实验中，Toyota和他的同事证明，通过两种特定的基因突变，在那些释放谷氨酸的能力被剥夺的植物中，远程信号消失了。这有力地表明，当谷氨酸在受伤部位释放时，会引发钙的爆发 - 这是一种在植物中没有记录的作用。
生物学家Gloria Muday和Heather Brown-Harding在随附的《科学:洞察》杂志的一篇文章中写道，研究人员需要进行进一步的实验来证明，不是谷氨酸盐在植物周围长距离移动，而是钙。
对于一个没有中枢神经系统的不能移动的有机体来说，这真是太神奇了。植物不能逃跑，也不能用牙齿和爪子咬回来，但它们也不是完全没有防御能力的。
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