创新背景

当人们给花园里的植物浇水时，植物会直接在生化水平上做出反应；当刀锋切下植物茎部时，成千上万的基因会被激活，释放压力荷尔蒙。此前的研究已经证实，物理触摸会触发植物的应激反应。然而，迄今为止，解释这一过程的分子模型相当简单，尚未对植物的应激反应给出合理的机制原理解释。

创新过程

与人类不同，植物不能感觉到疼痛，但它们仍然会对人类的触摸、饥饿的动物、风和雨等机械刺激做出强烈的反应，引导自己生长并应对环境威胁。这些外部因素导致植物的分子防御系统被快速激活，影响植物外观，使植物变得更有抗性，开花时间更晚。

瑞典隆德大学的研究人员发现了可以解释植物对机械刺激做出强烈反应的基因钥匙，可能有助于提高未来作物的产量和抗逆性。研究成果论文Touch signaling and thigmomorphogenesis are regulated by complementary CAMTA3- and JA-dependent pathways发表在《科学进展》杂志上。

以前对于植物应激反应的研究揭示了植物激素茉莉酸在接触信号中的重要性，它是传导触摸信号的重要中介。茉莉酸是植物复杂的触摸敏感反应网络的一部分，研究尚未解释其新的途径作用。

研究将田菁植物暴露在软刷下，之后成千上万的基因被激活，压力激素被释放。然后使用基因筛选来找到负责这一过程的基因。研究人员探究植物复杂的调节网络，了解这些网络对植物防御能力的影响以及它们如何被外部影响加强。

研究使用反向遗传学来表征触摸信号传导的分子机制，发现了一种全新的信号通路，它控制植物对身体接触和触摸的反应。根据文献检索和对大规模数据集的分析，研究人员汇编了大量在机械敏感信号传导中具有报告或怀疑作用的突变体，然后筛选这些突变体的分子反应改变，特别是基因表达，通过轻柔的刷牙触摸刺激它们。

经过大量的实验室工作，研究人员识别出三种新的蛋白质，它们在植物对触摸的反应中起着关键作用。研究将钙调蛋白结合转录激活剂CAMTA3鉴定为先前未被识别的触摸诱导基因表达的阳性调节剂，是硫代形态发生和触摸诱导的开花延迟得必需物。受体样激酶Feronia是茉莉酸依赖性触摸反应的强抑制者。研究发现CAMTA3与其同源物CAMTA1/2合作，直接控制TCH2/4等茉莉酸非依赖性途径基因的触摸诱导基因表达。

研究结果解决了一个困扰世界分子生物学家30年的科学谜题，确定了两种独立触摸信号通路的关键调控因子。

创新价值

通过探究植物触摸信号传导的路径确定植物机械应激反应的机制，有助于探索提高植物抗性和农业产量的方法，对现代农业有着重要影响。