老葉的植物王國

圖片來源： wiki 植物在環境中遇到病原/病蟲入侵時，會啟動茉莉酸（jasmonic acid，JA）的合成，接著啟動一整個防禦機制。 茉莉酸合成的同時，植物的生長速度開始趨緩。許多科學家認為，這是因為當防禦機制啟動後，植物會把資源由生長移到備戰的緣故。聽起來也頗為合理，畢竟作為光合自營生物，每天最多能合成多少物質是一定的；所以遇到外敵入侵時，「挖東牆補西牆」也是意料中的事。 不過，我們是在談科學，想當然爾與事實之間，還是隔著驗證這件事。到底外敵入侵時生長趨緩，是不是真的是因為「挖東牆補西牆」呢？最近美國研究團隊的發現，顯示了案情可能不是這麼單純。 jazQ 五重突變株的性狀。圖片來源： Nature Communication 研究團隊仔細分析植物的生長與防禦，發現如上圖a所示，當有外敵入侵時，茉莉酸的合成會抑制 Jaz 系列基因，而 JAZ 蛋白減少，便會使相關的 MYC 轉錄因子（transcription factor）穩定性上昇，啟動防禦機制。在沒有外敵入侵時，植物的生長最主要與吉貝素（GA，gibberellic acid）相關。吉貝素的分泌，使 DELLA 蛋白分解，由於 DELLA 平常會抑制PIF轉錄因子，因此當 DELLA 蛋白變少，PIF轉錄因子就會變多，於是一系列與生長相關的基因就啟動了。 如果可以把 Jaz 系列基因剔除，是否植物的防禦能力就會上昇呢？聽起來好像可行，但是由於 Jaz 系列基因成員繁多，且有些在功能上又有重疊之處，研究團隊在考量 Jaz 系列基因在演化上的關係以及它們對於抑制不同 MYC 轉錄因子所扮演的角色後，選了 Jaz1 / 3 / 4/9 / 10 五個基因加以剔除。 剔除了 Jaz1 / 3 / 4/9 / 10 五個基因的五重突變株（簡稱 jazQ ），對茉莉酸的敏感度與單基因突變株相比要高很多。除此之外，除了 jazQ 的根比野生種要短，同時也因為葉柄變短、葉片變小之故，整體植株的蓮座直徑（rosette diameter）比野生種小了許多。另外，由於植物也長得比較慢，造成花苞出現的時間比野生種要晚，不過開花時葉片的數目並沒有增加。 研究團隊想找到可以不必在生長與備戰間做抉擇的植物，於是他們以甲磺酸乙酯（EMS，ethyl methanesulfonate）將 jaz...