老葉的植物王國

  被TYLCV感染的番茄。圖片取自網路 一個病原體要怎樣才是「完美」的病原體？ 「完美」的動物病原體最好是不把宿主弄死，而且還會讓宿主一肩挑起散播的責任。 以動物來說，要讓動物透過打噴嚏、拉肚子、咳嗽、嘔吐，把病原體排出體外，讓潛在的宿主接觸到。 但是植物不會打噴嚏、拉肚子、咳嗽、嘔吐，要怎麼當一個「完美」的植物病原體呢？ 看文章

  圖片來源： 維基百科 以吸食植物篩管的汁液維生的煙草粉蝨（silverleaf whitefly， Bemisia tabaci ），也稱為銀葉粉蝨，是很常見也很重要的害蟲。因為牠可以吸食超過六百種植物的汁液，對於許多農藥都有抗性，已成為令農夫非常頭痛的害蟲之一。 之前的研究 已經發現，煙草粉蝨可以把十字花科（如白菜、高麗菜等）的植物合成的「芥末油炸彈」中的異硫氰酸酯（isothiocyanate）的前毒素（稱為protoxin）給加上更多的葡萄糖。讓前毒素無法被植物本身的水解酶辨識，於是就不會產生異硫氰酸酯，也就無法殺死煙草粉蝨了；最近的研究更發現，原來煙草粉蝨還從植物偷了一個酵素來中和植物產生的抗蟲次級代謝物「酚類糖苷」（phenolic glycosides）。 這個酵素是一個酚類葡萄糖苷丙二酸轉移酶（phenolic glucoside malonyltransferase）。煙草粉蝨的酚類葡萄糖苷丙二酸轉移酶基因，稱為 BtPMaT1 ，它會產生一個461個胺基酸的蛋白質。序列分析發現，這個基因在其他節肢動物中都找不到，但是植物裡面有它；也就是說，這個基因應該極有可能是從植物平行轉移到煙草粉蝨上的。 過去唯一的跨生物界基因平行轉移是農桿菌（ Agrobacterium tumefaciens ）。煙草粉蝨的例子，是第二例跨界生物平行轉移；而這個轉移無疑地，對煙草粉蝨是有極大好處的。 當研究團隊以干擾RNA技術，將 BtPMaT1 的干擾RNA植入番茄後，吸食過番茄汁液的煙草粉蝨，對植物所產生的酚類糖苷就無法抵禦了，這使得這種轉殖番茄對煙草粉蝨有抵抗力。 基因序列分析顯示，煙草粉蝨應該是從三千五百萬年前就得到了這個基因。可是到底煙草粉蝨是怎麼偷到這個基因的？雖然研究團隊懷疑可能是由病毒帶入，但這個問題可能永遠也不會有答案，不過煙草粉蝨無疑地是很成功的害蟲！ 參考文獻： Jixing Xia, Zhaojiang Guo, Zezhong Yang, Haolin Han, Shaoli Wang, Haifeng Xu, Xin Yang, Fengshan Yang, Qingjun Wu, Wen Xie, Xuguo Zhou, Wannes Dermauw, Ted C.J. Turlings, Youjun Zhang, Whitefl...

  煙草粉蝨。圖片來源： 維基百科 煙草粉蝨（silverleaf whitefly， Bemisia tabaci ），也稱為銀葉粉蝨，是很常見也很重要的害蟲。牠對於許多農藥都有抗性。根據維基百科，煙草粉蝨有大約24種，但從型態上很難區別。煙草粉蝨被列為世界百大入侵種之一，本身以吸食植物篩管的汁液維生，造成葉片上出現壞死斑點，同時也會在葉片上留下分泌物（honeydew）、引發黴菌感染，多種病毒也以牠為媒介。 十字花科（如白菜、高麗菜等）的植物都會合成所謂的「芥末油炸彈」--它們在植物受到傷害時，會因為接觸到水解酶而被分解為異硫氰酸酯（isothiocyanate）。異硫氰酸酯對大部分的昆蟲都具有毒性，但煙草粉蝨卻一點也不怕它。 最近普朗克研究所的研究團隊發現了為什麼煙草粉蝨不怕「芥末油炸彈」的原因。 圖片來源： Nature Chem. Biol . 原本植物合成的「芥末油炸彈」內含的前毒素（稱為protoxin，如上圖）在植物受傷（如被啃咬或刺破）時，前毒素會被水解酶分解切掉葡萄糖（Glc），產生具有毒性的異硫氰酸酯；但煙草粉蝨卻具有兩個屬於糖苷水解酶家族的酵素，可以將前毒素加上更多的葡萄糖。被加上更多葡萄糖的前毒素無法被植物本身的水解酶辨識，所以就不會被分解，於是就不會產生異硫氰酸酯了。 過去有 研究 發現，煙草粉蝨在感染植物時，會讓植物釋放出錯誤的信息，使附近的植物啟動錯誤的防禦途徑（應該要啟動茉莉酸途徑，卻啟動了水楊酸途徑），同時也抑制了正確的防禦途徑，讓植物們反而變得更容易被煙草粉蝨感染。這篇研究進一步發現，牠還可以抑制十字花科的防禦系統...到底有什麼是牠不會的？ 參考文獻： Osnat Malka et. al., 2020. Glucosylation prevents plant defense activation in phloem-feeding insects . Nature Chemical Biology.