水稻。圖片來源:維基百科 動物有免疫系統,而動物的免疫系統設置了一些防止發生自體免疫反應的方法;植物的免疫系統是否也有防止植物發生自體免疫反應的方法呢? 最近對水稻免疫的研究,有了一些有趣的發現。 這次我們的主角是一個稱為 OsCERK1 的受體激酶(receptor kinase)。說它是受體激酶,意味著這個分子可以偵測到某些分子(在這裡是真菌的幾丁質與細菌的肽聚糖),然後去磷酸化下游的分子,啟動(防禦)反應。 研究團隊發現,水稻裡還有另一個分子,稱為 OsCIE1 。 OsCIE1 會泛素化(ubiquitination) OsCERK1 ,讓 OsCERK1 的激酶活性下降。 而 OsCIE1 主要發揮功能的時機,就是在沒有病原體(真菌或細菌)入侵的時候。這時候的 OsCIE1 會經由泛素化 OsCERK1 ,讓 OsCERK1 不會去磷酸化別人,造成自體免疫反應。 研究團隊怎麼會找到 OsCIE1 的呢?原來他們是利用免疫沉澱發現 OsCIE1 會跟 OsCERK1 發生互動。進一步使用酵母雙雜交試驗,也確認了它們之間的關係。 但是,不論是免疫沉澱或酵母雙雜交試驗,都是活體外的測試,與活體的情況還是有所不同。於是,研究團隊生成了 OsCIE1 突變株,結果少了這個基因的水稻,出現了過度的免疫反應:氧化還原反應增強、抗病能力提升。另外,這個突變株的MAPK(位於 OsCERK1 下游的激酶)在沒有幾丁質處理的狀況下有活化的現象,說明了 OsCIE1 的確會抑制這條防禦路徑。 序列分析發現 OsCIE1 是一個泛素連接酶,也就是說,它會把泛素(ubiquitin)這個小小的蛋白質連接到其他的蛋白質上面。 所以, OsCIE1 會不會泛素化 OsCERK1 呢?研究團隊利用了體外泛素化試驗,初步證明了 OsCIE1 的確會泛素化 OsCERK1 ,然後,讓水稻表現更多的 OsCIE1 後,發現 OsCERK1 的泛素化增加了。 許多蛋白質在被泛素化之後,都會被送到26S蛋白質體去分解。那麼 OsCERK1 被泛素化之後會不會被分解呢? 答案是:不會。研究團隊用環己醯亞胺(cycloheximide)來抑制蛋白質的合成,看看 OsCERK1 會不會減少。結果發現 OsCERK1 的半衰期沒有什麼明顯的變化,顯示 OsCERK1 被泛素化之後
猴麵包樹。圖片來源: 維基百科 看過《小王子》的讀者,應該都對裡面提到的「巴歐巴」(Baobab)印象深刻吧!小時候讀《小王子》時,以為那是虛構的植物,長大後才知道,原來所謂的「巴歐巴」就是猴麵包樹( Adansonia 屬)。 猴麵包樹只分布在馬達加斯加、非洲、澳洲西北部,任何人第一次看到它,大概都會被那雄偉的型態給震懾。或許是因此,所以才被寫入《小王子》書中。 過去對於猴麵包樹的起源有不同的說法。有人認為起源於非洲大陸、有人認為起源於馬達加斯加。最近的基因體研究發現,猴麵包樹最有可能起源於馬達加斯加。 透過一項國際合作,英國的邱園與中國的科學家們完成了所有八種猴麵包樹的定序,並進行分析。他們發現,現存的八種猴麵包樹中,馬達加斯加的六個種之間形成了一個獨立的譜系,與非洲的A. digitata以及澳洲的A. gregorii之間都存在著顯著的遺傳差異。 另外,馬達加斯加是現存猴麵包樹物種最多的地區,這也支持了猴麵包樹應該起源於馬達加斯加的說法。許多以其他物種進行的研究都發現,通常多樣性最高的地方就是物種最早出現的地方。 以染色體數量來說,非洲的猴麵包樹是四倍體,有168條染色體;澳洲的猴麵包樹是二倍體,有88條染色體。至於馬達加斯加的猴麵包樹都是二倍體,大部分的具有88條染色體,只有A. perrieri與眾不同,有84條染色體。 根據分子時鐘的分析,研究團隊發現,猴麵包樹的共同祖先大約在4100萬年前出現,而馬達加斯加的猴麵包樹則在2060萬到1260萬年前(與馬達加斯加的地質變遷時期相吻合)開始演化出不同的物種。 另外他們也發現,在馬達加斯加島上不同種的猴麵包樹之間存在著顯著的基因流動,應該是因為雜交造成。 同時,研究團隊也呼籲,現存的這八種猴麵包樹中,A. perrieri已經極度瀕危,而A. suarezensis 與A. grandidieri也狀況不佳。 值得注意的是,A. za因為生態適應能力比較好,所以當它與其他的猴麵包樹共存時,經常都是它取得優勢;但很不幸的,極度瀕危的A. perrieri其分布範圍卻與A. za重疊,對已經極度瀕危的前者來說,這是很不利的。另外,研究團隊也觀察到這兩種猴麵包樹會發生雜交,這樣會影響到A. perrieri的遺傳純度以及物種特異性。 透過對這些「顛倒樹」(upside down tree