老葉的植物王國

  圖片作者：ChatGPT 在適當的時機開花，對植物來說非常重要。畢竟，開花就是傳宗接代，為了要讓自己的基因傳遞下去，一定要挑對的時間，這樣才不會一番辛苦付諸東流。 多年來的研究發現，光照長短（光週期）、溫度變化都會對內部的「開花開關」發生影響。 最近的研究，就是想瞭解為什麼天冷植物就不開花了？ 看文章

  圖片取自 Cell期刊 原生質絲（plasmodesmata），或稱為胞間連絲，是植物細胞用來彼此連結、互通聲息的小通道。原生質絲是由細胞膜穿過細胞壁形成的構造，直徑大約介於40-50奈米（nm）之間。 這麼小的洞，物質是如何穿過原生質絲的？過去認為是木聚醣，不過最近有了新的發現喔！ 看文章

  圖片來源： Science 植物有細胞壁，限制了細胞的移動；但這並不代表植物的細胞之間不會互通有無。在植物的細胞與細胞間有著奈米級的通道，讓植物可以透過它們互通聲息。這奈米級的通道稱為「原生質絲」（plasmodesmata）。 植物的原生質絲不僅在細胞分裂完畢、新的細胞壁形成時就會先形成所謂的「初級原生質絲」（primary plasmodesmata），過後也會再形成「次級原生質絲」（secondary plasmodesmata）。植物的細胞膜穿過原生質絲，不同細胞間的細胞質藉著原生質絲連成一個整體，被稱為「共質體」（symplast）。 什麼樣的東西可以穿過原生質絲呢？科學家們認為一定有特殊的機制掌管要穿過原生質絲的物質種類。最近的研究發現，一個稱為 AtRRP44a 的基因，負責 KN1 （ KNOTTED1 ）的信息RNA（messenger RNA）與蛋白質能否通過原生質絲。 缺少 AtRRP44a 的植物，因為KN1無法傳送過原生質絲，出現了生長點發育不良的問題，導致植物長得比野生種矮小。類似的基因不僅在其他植物中也有發現，酵母菌與動物也有，但不清楚它們的功能。在玉米中，這個基因可使玉米根部長出更多層的細胞。 參考文獻： Munenori Kitagawa, Peipei Wu, Rachappa Balkunde, Patrick Cunniff, David Jackson. An RNA exosome subunit mediates cell-to-cell trafficking of a homeobox mRNA via plasmodesmata. Science, 2022

胼胝質（callose）。圖片來源： 維基百科 今年最為大家所熟悉的詞大概就是「禁足」：當人們懷疑自己可能有罹患新冠肺炎的風險下，透過居家隔離/居家檢疫，將自己與群眾區隔開來，避免病毒進一步的傳播。 植物是否有類似的機制呢？過去的許多研究發現，植物在受到感染時，會釋放出揮發性物質警告周圍的植物與同一株植物的其他未患病的部分，讓它們提升防禦。最近英國的約翰‧英尼斯中心（John Innes Centre）的研究發現，植物在受到感染時，除了會警告周圍的植物，也會進行自我隔離。 植物怎樣達成自我隔離呢？事實上植物細胞與細胞之間一直都是以「原生質絲」（plasmodesmata，單數plasmodesma）互相聯繫的，這個聯繫讓植物細胞之間可以很快的傳訊，但是當細胞被病菌感染時，當然也讓周圍的細胞暴露在感染的風險之中。 原生質絲。圖片來源： 維基百科 約翰‧英尼斯中心的研究團隊發現，用來建構真菌細胞壁的幾丁質（chitin），會與原生質絲周圍的受體（主要是為LYM2與LYK4兩個受體蛋白質激酶）進行互動。這個互動會使植物細胞產生自由基（reactive oxygen species）與 胼胝質 （callose，一種beta-葡聚糖），造成原生質絲所形成的通道關閉。 讓研究團隊好奇的是，存在於原生質絲周圍的受體們也同時存在於細胞膜的其他區域，但顯然位於原生質絲周圍的這些受體們具有不同的功能。為什麼會有這樣的不同，還需要進一步的研究。 參考文獻： Cécilia Cheval, Sebastian Samwald, Matthew G. Johnston, Jeroen de Keijzer, Andrew Breakspear, Xiaokun Liu, Annalisa Bellandi, Yasuhiro Kadota, Cyril Zipfel, Christine Faulkner. Chitin perception in plasmodesmata characterizes submembrane immune-signaling specificity in plants. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 201907799 DOI: 10...