老葉的植物王國

  獨腳金。圖片來源： 維基百科 獨腳金內酯（strigolactone）因為最早在獨腳金屬（ Striga ）的植物中分離出來而得名，它被發現可以促進寄生植物（如獨腳金屬）的萌發，另外也會抑制植物的分枝與分蘗，對共生真菌也相當重要。 最近的研究發現，獨腳金內酯可以讓番茄提早開花！ 研究團隊使用了GR24 5DS 這種化合物來模擬獨腳金內酯的作用。他們發現，GR24 5DS 可以讓番茄提早大約一週開花。 進一步的研究發現，GR24 5DS 可以讓番茄的產量增加；而整個過程是透過調節番茄葉片中的 miR319 和 LANCEOLATE （ LA ）基因表現，進而增加單花序（ SINGLE FLOWER TRUSS , SFT ）基因的轉錄來達成的。 另外，研究團隊也發現，GR24 5DS 會使得植物中具有生物活性的吉貝素（GA）含量上升。 也就是說，又有一個植物賀爾蒙對開花有影響！其實研究植物賀爾蒙算是相當辛苦的工作，因為這些賀爾蒙往往對許多層面都會發生影響，並不是如我們在植物生理學課本中學到的那麼簡單/單一呢！ 參考文獻： PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.2316371121

  圖片來源：The Plant Journal 獨腳金（Striga）廣泛地分布在澳、非、亞洲，據說在台灣也看得到。 在非洲，獨腳金造成很大的農損，它是寄生植物，種子躲在土裡，等寄主植物要發芽的時候，它就快快發芽，開始大吸特吸寄主植物的養分。 之前曾經報導過它如何偵測寄主植物發芽，最近有一個研究發現，除了strigolactone，ABA（離層酸）對它也很重要。 過去研究ABA對獨腳金的影響的人並不多，但既然ABA對一般植物的種子發芽很重要，好像沒道理對獨腳金沒有影響。畢竟，要當一個出色的寄生蟲，就要能夠廣泛採用寄主的資源不是嗎？ 一開始，研究團隊先確認ABA對獨腳金會有什麼影響。一般來說，在獨腳金種子落地後，它就會進入休眠，等到濕度與溫度都適合，才會發芽。從遇到適合的環境到真的發芽，通常都還需要個幾天，這個過渡期被稱為「調理」（conditioned）期。 研究團隊發現，非調理的獨腳金種子如果使用100 μm氟啶酮（Fluridone）與1.0 μm的rac-GR24（一種瑟吉醇類模擬物）一起處理，大部分（ 70% ）的種子都會發芽；但如果同時也加入 ABA (100  μm)，則發芽率降到1%，所以ABA的確會抑制獨腳金種子發芽。 接著，研究團隊測量不同處理的種子，他們發現以氟啶酮（Fluridone）與rac-GR24處理的種子，裡面的ABA含量下降。另外，與分解ABA有關的酵素，在獨腳金種子泡水後表現量上升，進一步證明了ABA的確與獨腳金種子發芽相關。 接著研究團隊發現，隨著獨腳金種子條件化的進展，對ABA的敏感度降低。他們將獨腳金種子在水中調理2天或8天，然後分別用不同濃度的ABA（1.5、3、6、12、25、50和100μM）處理24小時。結果顯示，經過2天調理的獨腳金種子對ABA有明顯的發芽抑制反應，而8天條件化的種子則表現出顯著較低的ABA敏感性。具體而言，當ABA濃度達到100μM時，調理2天的種子發芽率減少到約66%，但調理8天的種子發芽率僅降低了22%。這意味著隨著調理時間的延長，獨腳金種子對ABA的敏感度下降，這可能是種子為了適應環境和提高對宿主激素反應的能力而進行的生理調節。 更有趣的是，研究團隊發現，在種子的調理過程的早期階段，獨腳金種子會釋放ABA，而在經過一定調理時間（如8天）後，這些種子在受到strigo...

獨腳金。圖片來源： wiki 獨腳金（Striga）這一屬的植物分布於非洲、澳洲與亞洲。在亞洲，中國大陸雲南、貴州、廣西、廣東、湖南、江西、福建及台灣都可以看到它。它們是寄生植物，種子躲在土裡，在農作物發芽的時候一起發芽，根部緊貼住農作物的根部吸收養分，造成農作物產量減少。 雖然獨腳金可以入藥，但它在非洲的撒哈拉以南地區造成非常嚴重的問題，大約三分之二的農地被獨腳金入侵。總計在全世界，獨腳金危害25個國家，共計影響一千萬人。 科學家們一直想要找到消滅獨腳金的方法，但由於種子躲在土裡不怕農藥，農作物不發芽它們也不會先發芽，所以一直都是很頭痛的問題。 strigolactone的基本結構。圖片來源： wiki 如果能夠讓它發芽，活的植物的罩門應該比休眠的種子要多得多了。但是，為什麼這種植物會知道什麼時候農作物的種子發芽呢？原來許多植物的種子在發芽時，根部會分泌一種賀爾蒙稱為strigolactone（如上圖）。這個賀爾蒙原來是用來召喚土壤中的共生真菌（mycorrhiza）的，好讓植物寶寶們一發芽就有共生真菌在旁邊呵護；但獨腳金也學會了偵測這種賀爾蒙，讓自己在感應這種賀爾蒙之後就發芽。於是，獨腳金永遠都能夠搶先一步，佔據最好的位置來偷走農作物的養分。 這種賀爾蒙有很多種，科學家也發現，獨腳金已經懂得經由分辨不同的strigolactone組合，來了解是否現在發芽的是它最愛的宿主。 最近多倫多大學的研究團隊花了好一番功夫，找到獨腳金裡面所有的strigolactone受器（統稱為 ShHTL ）--竟然有十一個！這麼多個受器，不見得個個都有相同的功能吧？為了要了解它們、並找到真正要緊的 ShHTL ，研究團隊利用阿拉伯芥缺少 HTL 基因的突變株，仔細地研究了所有的這十一個 ShHTL 。 怎麼研究呢？原來，阿拉伯芥的種子在攝氏32度時，會出現發芽率急速下降的現象。但是這個熱抑制（thermoinhibition）現象，在加入strigolactone時會被逆轉。不過，對於缺少了 HTL 基因的阿拉伯芥，加入strigolactone就沒有效果了。 於是研究團隊將不同的 ShHTL 轉入缺少 HTL 基因的阿拉伯芥，再利用熱發芽抑制實驗，來測試找出對strigolactone最敏感的 ShHTL （ ShHTL7 ）。接著，再以...