老葉的植物王國

  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.

圖片來源： 維基百科 討厭十字花科蔬菜、尤其是青花菜的人其實還不少！很多討厭它們的人，其實是因為十字花科蔬菜有個特別的氣味。 但目前研究已知，十字花科蔬菜所含的硫代葡萄糖苷（glucosinolate，芥子油苷，也就是十字花科蔬菜特殊氣味的來源）有抗癌的功效：硫代葡萄糖苷到腸道內，會被轉化為真正具有抗癌功效的異硫氰酸酯（isothiocyanate）。但是硫代葡萄糖苷到底是怎樣轉化為異硫氰酸酯，一直是個尚未解答的謎題。 最近美國的研究團隊發現，將硫代葡萄糖苷轉化為異硫氰酸酯的，原來是我們腸道內的正常菌叢之一：多形擬桿菌（ Bacteroides thetaiotaomicron ，BT菌）。研究團隊發現，多形擬桿菌基因體內有幾個一同表現的基因（稱為操縱子，operon），是這個轉化反應不可或缺的。將這幾個基因（ BT2159-BT2156 ）轉入其他的擬桿菌，其他的擬桿菌就可以代謝硫代葡萄糖苷、產生異硫氰酸酯了。 這篇研究刊登在2020年二月的《細胞》期刊上。 參考文獻： A Metabolic Pathway for Activation of Dietary Glucosinolates by a Human Gut Symbiont