老葉的植物王國

斜紋夜盜蛾的幼蟲。圖片來源： 維基百科 植物被毛毛蟲啃咬的時候會發生防禦反應，這在植物生理學課程中已經是常識了。當毛毛蟲啃咬植物時，植物的脂肪酸和毛毛蟲口水中的胺基酸在毛毛蟲口中結合後，在毛毛蟲的腸子裡進一步反應產生如「激發子」（elicitor）這類的化合物（被統稱為「來自草食動物的危險信號」HDS，herbivore-derived danger signals）。目前已知這些化合物可以激發植物合成茉莉酸（jasmonic acid，JA），但中間的許多步驟仍屬未知。 為了要瞭解中間到底發生了什麼事，東京科學大學（Tokyo University of Science）的研究團隊使用斜紋夜盜蛾（ Spodoptera litura ）與大豆作為研究材料，試圖找出究竟在植物是什麼分子對這些「激發子」產生反應，並啟動下一步驟。 從過去對擬南芥（ Arabidopsis thaliana ）、煙草與豇豆的研究可知，對這些「激發子」有反應的分子可能是所謂的「類受器激酶」（RLK，receptor-like kinase），因此研究團隊選取了擬南芥的類受器激酶AtCERK1，在大豆的基因體中找尋與其序列類似的基因。 研究團隊一共找到了十五個與AtCERK1相似的基因（相同的程度只有44%）。接著他們把這十五個基因分別轉入擬南芥中，並觀察這些轉殖植物對斜紋夜盜蛾口腔分泌物的反應。 結果研究團隊發現，其中兩個基因對斜紋夜盜蛾口腔分泌物有反應：於是這兩個基因被命名為GmHAK1與GmHAK2。但是當研究團隊測試這兩個基因的細胞外結構域（extracellular domain）是否能與斜紋夜盜蛾口腔分泌物中的一個寡糖Frα發生互動時，卻沒有觀察到任何互動。 雖然這結果有點令人失望，不過斜紋夜盜蛾的口腔分泌物也不是只有Frα一個分子。研究團隊另外還將大豆的GmHAK1與GmHAK2分別以基因沉默技術進行基因敲落（knockdown）。結果發現表現量被降低的GmHAK1與GmHAK2被斜紋夜盜蛾危害的程度比控制組要嚴重的多。 研究團隊在擬南芥中也找到了GmHAK1的同源基因，顯示了類似的傳導路徑在不同種類的植物中都是存在的。未來研究團隊對這兩個大豆基因GmHAK1與GmHAK2還有許多工作需要進行，期待可以經由研究它們，更深入瞭解植物在被毛毛蟲啃咬後...