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小分子觸發器:拯救全球最重要糧食作物的關鍵突破

最新發表於《科學》期刊的研究揭露了小麥對稈鏽病免疫反應的初始分子機制。這項由阿卜杜拉國王科技大學Brande Wulff副教授主導、橫跨五大洲科學家團隊參與的研究,發現了一種前所未見的分子觸發器,能啟用小麥對抗主要病害的免疫反應,為培育抗病性更強的小麥品種開闢了新途徑。

作為全球數十億人口的主食與動物飼料的重要來源,小麥堪稱世界上最具戰略價值的農作物。研究團隊警告,一旦爆發大規模病害,其破壞力甚至可能超越人類流行病。Wulff教授強調:「氣候變遷導致植物病害出現在前所未見的地區,我們必須加強對植物免疫系統的研究,才能保護這些珍貴的糧食作物。」

與動物不同,植物雖缺乏迴圈系統,卻演化出獨特而高效的免疫策略。研究團隊鎖定稈鏽病——這種因感染後莖葉會出現褐色膿皰而被稱為「小麥小兒麻痺症」的真菌病害,歷史上曾引發多次饑荒。儘管現代農業已培育出抗病品種,但稈鏽病的突發擴散仍可能導致作物絕收。

關鍵突破在於發現「串聯激酶」的分子機制。這類蛋白質在人類免疫系統中也扮演重要角色,參與血糖調節、血管生成等生理過程。研究首次捕捉到串聯激酶在無病原體時會相互束縛保持休眠,一旦病原體附著便會解除束縛,啟用免疫反應使受感染細胞死亡,切斷病原體營養來源。

由於這種免疫機制在穀物中具有演化保守性,研究成果不僅適用於小麥,更為強化各類穀物抗病力提供了理論框架。Wulff教授指出:「全球多數國家都將小麥視為糧食安全的核心,我們對抗病機制的理解越深入,就越能為持續增長的人口確保糧食供應。」

統計顯示,小麥憑藉其種植便利、儲存穩定與營養均衡等優勢,已成為全球產量與貿易量最大的農作物,近十年年產量均突破7.5億噸,遠超稻米的5億噸水平。這項發現將為維護全球糧食安全體系帶來革命性影響。