老葉的植物王國

  得稻熱病的水稻葉片。 Public Domain ,  雖然說「逃避雖可恥但有用」，但是對植物來說，面對掠食者它們無法逃避，所以只能面對。 最近針對小麥的研究發現了一個很特別的基因，它可以辨識稻熱病的效應蛋白，但是卻不是傳統的NLR喔！ 而且，這個蛋白質在水稻裡面也能發揮作用呢！ 看付費文章

  圖片來源：維基百科 研究抵抗水稻稻瘟病（稻熱病）的基因 APIP6 ，卻意外發現這個基因竟然還影響開花時間！ 做研究，有時就是會碰上這麼奇妙的事！ 看文章

  小麥（左）與黑麥（右）。圖片來源：ChatGPT 2019年底，一個神秘的疾病出現在中國武漢。迅速地，這種疾病--後來被命名為COVID-19--遍佈全球。 到現在，還是沒有人能確定到底COVID-19的病毒源自何方。最被廣為接受的說法是來自蝙蝠，因為棲地的減少而增加了與人類的接觸，導致蝙蝠身上的病毒有了練習侵入人類的機會。然後，忽然之間，就是全面入侵。 植物界有沒有這樣的事情呢？ 最近在《自然生態與演化學》期刊的一篇論文，探討了兩種大流行植物疾病——小麥爆炸病（Wheat blast）和黑麥草灰斑病（grey leaf spot of ryegrasses）的共同演化。這些病害是由真菌稻熱病菌（ Pyricularia oryzae ）引起的，它們通過與不同寄主專化群體的交配和遺傳混合，進行了跨種跳躍。研究發現，這些病害是在大約60年前的第一次交配事件中產生的，在這個事件中，稻熱病菌中適應 Eleusine （一種稱為指甲薊的草本植物）的一個個體與來自 Urochloa （一種稱為信標草的草本植物）的另一個個體進行了交配。這次交配導致了遺傳材料的交換和重組。 約在10年後，這次交配產生的單一後代又與來自三個其他寄主專化群體的少數個體進行了一系列交配。這一系列的交配事件導致了非功能性基因的重新組合，可能促成了這些真菌跨越物種界限，感染了新的寄主植物，例如小麥和黑麥草。這種遺傳混合和重組過程對於這些病原體適應新宿主至關重要，揭示了植物病原體如何透過跨越物種界限來演化和形成新的疾病。 研究還顯示，自創始事件以來，只有很少的突變出現，且這些突變大多是個體特有的。因此，適應小麥或黑麥草宿主似乎是瞬間完成的，完全是由對重新分配的現有變異的選擇驅動的，對新形成的突變沒有明顯的作用。文章指出，多種新植物疾病的出現是由病原體群體跨越了原本阻止感染非寄主的遺傳障礙。一般認為，新疾病的開始是由寄主跳躍接著是適應期，這導致了病原體健康狀況和傳播的逐漸增加。 這項研究的結果提供了關於小麥爆炸病和黑麥草灰斑病共同演化的重要見解，並表明它們是在一個多重雜交群體中進化的。這種重新組合和選擇過程揭示了植物病原體進化和新疾病出現的一種機制，這種機制涉及在同一物種內不同譜系之間的混合（雜交）。 參考文獻： Rahnama, M., Condon, B., As...

  得了稻熱病的水稻。圖片來源： 維基百科 小長RNA對抗水稻疾病的新發現 水稻，作為全球主要的糧食作物之一，其健康生長對於糧食安全至關重要。然而，水稻經常遭受各種疾病的侵害，例如稻熱病，這對農業生產造成了巨大的挑戰。近期，一項新的科學研究揭示了水稻中一種特殊的小長RNA（lsiRNA76113）如何影響水稻的疾病抵抗力。 什麼是小長RNA？ lsiRNA（long small interfering RNA）是一種長度較長的小干擾RNA。傳統上，小干擾RNA（siRNA）是一類存在於生物體中的短雙股RNA分子，長度大約在20到25個核苷酸之間。它們在RNA干擾（RNAi）過程中發揮作用，這是一種細胞內的基因沉默機制，用於降解特定的信使RNA（mRNA）以控制基因的表達。 相比之下，lsiRNA通常指的是比標準siRNA更長的小干擾RNA。雖然具體的定義可能有所不同，但lsiRNA通常指那些長度為25-40個核苷酸的小分子RNA。這些較長的RNA分子在植物和其他生物體中也扮演著重要的調節角色，尤其是在基因表達調控和防禦機制（如對抗病原體）方面。 小長RNA與水稻免疫系統 在這項研究中，科學家們發現，一個長度為29個核苷酸的小長RNA，lsiRNA76113，在水稻免疫反應中扮演著關鍵角色。通常，植物會透過一系列複雜的生物化學反應來對抗病原體的侵害。然而，lsiRNA76113似乎會抑制這種免疫反應，使水稻變得更容易受到病害的侵害。 lsiRNA76113抑制水稻免疫反應的機制 lsiRNA76113透過抑制一種稱為OsCNGC5（CYCLIC NUCLEOTIDE-GATED ION CHANNEL 5）的鈣信號調節器來抑制水稻的免疫反應。OsCNGC5是一種植物細胞膜上的離子轉運通道，參與鈣離子（Ca 2+ ）的流入，這對植物早期免疫反應非常重要。 研究顯示，lsiRNA76113會強烈抑制並負調控OsCNGC5。當OsCNGC5被抑制時，鈣離子流入和過氧化氫（H 2 O 2 ）的累積受到抑制，這會影響植物對病原體的早期免疫反應。在研究中，對lsiRNA76113進行沉默（即減少其表達）的水稻突變體表現出增強的疾病抵抗性，而OsCNGC5的突變體則顯示出對稻熱病菌更敏感。 稻熱病菌（ Magnaporthe oryzae ），又稱為稻瘟病...

  稻熱病的菌斑。圖片來源： 維基百科 稻熱病（rice blast）為水稻病害之一，病原為 Magnaporthe oryzae 或 M. grisea 。稻熱病能對水稻造成嚴重的感染，也能感染小麥、裸麥、大麥與御穀等作物，每年均造成嚴重的經濟損失。 最近科學家發現在稻熱病菌（ M. oryzae ）中有兩個「核效應蛋白」（nuclear effector），MoHTR1與MoHTR2，會藉由改變稻米的基因轉錄（transcription）來改變稻米的免疫反應，從而讓自己更能有效地感染稻米。過去對這類的「效應蛋白」的主要資訊來自「質外體效應蛋白」（apoplastic effector，在細胞壁發揮功能）與「細胞質效應蛋白」（cytoplasmic effector），對核效應蛋白所知不多。 研究團隊從稻熱病菌中抓出1895個帶有分泌信號以及核酸結合域（DNA binding domain）的基因，經過進一步篩選後留下20個基因，再對照稻熱病菌不同時期的基因表現進行篩選，最後得到兩個只在感染期中表現、也在「活體營養表面複合體」（biotrophic interfacial complex，BIC，為稻熱病感染時形成的一種高度局部化的結構）中表現的基因，即 MoHTR1 與 MoHTR2 。 研究團隊發現，這兩個核效應蛋白由「活體營養表面複合體」分泌，接著進入最初感染以及周圍細胞的細胞核。進入細胞核後，它們會與植物基因體上的相關序列（MoHTR1：CAATCTTC，MoHTR2：CCACCTCC）結合，從而改變植物的免疫相關基因表現，造成水稻更容易被稻熱病菌與水稻細菌性條斑病菌（ Xanthomonas oryzae pv. oryzae ）感染，但對造成稻胡麻葉枯病的稻長蠕孢黴（ Cochliobolus miyabeanus ）有抗性。 過去對稻熱病菌的研究只發現過質外體效應蛋白與細胞質效應蛋白，本篇研究報告是第一次發現稻熱病也會製造核效應蛋白，經由改變水稻細胞的基因轉錄，來讓水稻更容易被稻熱病菌感染。 參考文獻： Kim, S., Kim, CY., Park, SY. et al. Two nuclear effectors of the rice blast fungus modulate host immunity via transcript...