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無法兩面作戰的番茄（tomato）

 

圖片來源：PNAS

歷史上的兩面作戰好像都是以失敗居多。不過，我們今天不是要來討論歷史上的兩面作戰，而是要來看植物--或者說番茄--能不能兩面作戰？

在2020年，美國的研究團隊以番茄為模式植物，研究番茄能不能同時抵抗兩種不同的壓力：蟲咬/受傷與高溫。

研究團隊首先對番茄植物進行昆蟲取食和機械傷害處理，然後將這些植物暴露於攝氏38度的環境中。透過測量植物葉片的溫度和氣孔行為，研究人員發現受傷的植物在高溫環境下的蒸發冷卻能力顯著降低，包括「偏下生長」（hyponasty，指的是葉片向上彎曲生長的現象，植物利用這個方式來散熱）的程度減少以及氣孔開放度下降。
 
圖片來源：維基百科


由於植物被蟲咬或受傷時，會釋放茉莉酸（JA，jasmonic acid），而茉莉酸會透過COI1受器來造成氣孔關閉；所以研究團隊就想，他們觀察到的這個現象，會不會也是透過同樣的路徑呢？

於是研究團隊找了COI1缺失的突變株來進行實驗。結果發現，COI1缺失的突變株在高溫條件下恢復了偏下生長與氣孔開放，進一步證實了JA信號在調節植物對高溫的敏感性中的作用。

過去的研究發現，熱休克蛋白HSP90透過穩定COI1蛋白，進而增強JA信號的傳遞。而當研究團隊使用HSP90的抑制劑時，植物就算受傷，在高溫下還是能進行偏下生長與氣孔開放來散熱。

總而言之，當植物被蟲咬或受傷時，因為茉莉酸分泌啟動防禦途徑，而防禦途徑啟動造成氣孔關閉與偏下生長抑制，使得植物耐高溫的能力下降；而這個現象意味著，在當前全球暖化的環境中，農作物會變得更脆弱！

參考文獻：

Havko NE, Das MR, McClain AM, Kapali G, Sharkey TD, Howe GA. Insect herbivory antagonizes leaf cooling responses to elevated temperature in tomato. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Jan 28;117(4):2211-2217. doi: 10.1073/pnas.1913885117. Epub 2020 Jan 21. PMID: 31964814; PMCID: PMC6994973.


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