老葉的植物王國

ACC。圖片來源： 維基百科  因為可溶於水、容易定量，加上只剩下一個步驟就可以轉化為乙烯，研究乙烯（ethylene）如何影響植物生長發育的人，很常用ACC來取代乙烯。 但是，在2020年的一個研究發現：ACC也有自己的活性！ 糟糕啦，以後該怎麼研究乙烯呢？ 看文章

  地錢。圖片來源： 維基百科 上次介紹過ACC（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，1-氨基環丙烷-1-羧酸）可能與乙烯在植物中有 不同的功能 。最近在地錢（ Marchantia polymorpha ）中的研究，進一步證實了它們的確是不同功能的植物賀爾蒙。 為什麼研究團隊會想要用地錢做研究材料呢？原來只有種子植物才有能把ACC轉化為乙烯的ACC 氧化酶（ACC oxidase）。因此，研究團隊認為，若要研究ACC的功能，地錢可能是比種子植物更好的研究材料（版主按：至少不用作六個基因甚至八個基因的突變株，會比較輕鬆愉快一些）。 研究結果發現，乙烯可使地錢的植物體與孢芽（gemma）變大、產生更多孢芽杯（gemma cup），但也會引發孢芽休眠。剔除 Ctr1 基因的地錢（Mp ctr1 -KO）呈現持續性的乙烯反應，而剔除乙烯受器基因 Ein3 的地錢（Mp ein3 -KO）則對乙烯沒有反應。另外，剔除 Ctr1 基因的地錢其孢芽的表皮細胞較多也較大，但剔除乙烯受器基因 Ein3 的地錢其孢芽的表皮細胞較少也較小，顯示了乙烯對於孢芽的生長發育有刺激的效果。 相對的，ACC卻會透過抑制細胞分裂來抑制孢芽生長與發育。這個現象即使在剔除乙烯受器基因 Ein3 的突變株中也可觀察到。 地錢有兩個ACC合成酶（ACC synthase）。ACC合成酶負責將S-腺苷甲硫氨酸（S-Adenosyl methionine ，AdoMet， SAM）轉化為ACC。研究團隊發現，在地錢中剔除一個或兩個ACC合成酶（Mp acs2 與Mp acs1 Mp acs2 ）會讓地錢的孢芽杯變大，葉狀體（thallus）也會產生更多分支，同時出現不正常生長的頻率也大幅提高。 從這些結果可以看到，ACC與乙烯在地錢中的確有不同的功能。對照兩個多月之前在種子植物中的發現，或許是時候讓我們把ACC當作是一個不同的賀爾蒙了。 參考文獻： Li, D., Flores-Sandoval, E., Ahtesham, U. et al. Ethylene-independent functions of the ethylene precursor ACC in Marchantia polymorpha. Nat. Plants (2020)...

 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid（ACC，1-氨基環丙烷-1-羧酸）過去一向被認為是植物合成乙烯（ethylene）的前驅物。植物以 甲硫胺酸（methionine） 為原料，用ACC合成酶（ACC synthase）把一個四碳化合物從S-腺苷甲硫氨酸（AdoMet, SAM，S-Adenosyl methionine）切下，產生ACC與甲硫腺苷（methylthioadenosine）。然後ACC氧化酶（ACC oxidase）再將ACC氧化，產生二氧化碳、氰與水。 ACC。圖片來源： 維基百科 過去在研究乙烯反應的領域裡，ACC一向被用來做為乙烯的替代品。為什麼呢？因為乙烯是氣體，所以在施放上很難定量，而ACC是粉末所以定量要容易得多，再加上ACC氧化酶的反應並不是速率限制步驟（乙烯合成的速率限制步驟在ACC合成酶），所以理論上加多少ACC就應該會有多少的乙烯產生。 這一切，都可能因為最近發表於自然通訊（Nature Communication）期刊上的一篇來自美國的研究而改變。 在這個研究裡，研究團隊使用了剔除八個基因的突變株。突變株無法合成ACC（當然也無法合成乙烯），但他們發現，原先只有剔除六個基因的突變株（這個突變株還可以合成ACC，因為還有ACC合成酶）與這剔除八個基因的突變株相比，後者的結實率（seed set）明顯較低。 深入研究發現，結實率低是因為花粉管無法被吸引到胚珠去，而且這個問題即使添加了乙烯也無法改善，但是添加了ACC以後卻明顯的改善很多。這顯示了，ACC有自己的功能，而且與乙烯不同。 為什麼花粉管無法被吸引到胚珠去呢？過去的研究發現，卵旁邊的兩個助細胞（synergid cell）會分泌稱為LURE1的多肽到珠孔，吸引花粉管往珠孔的方向生長，從而完成受精。研究團隊將五個LURE1中分泌最旺盛的LURE1.2以綠色螢光蛋白標記後發現，雖然突變株的助細胞內的LURE1.2比野生種要多，但是分泌出去的卻少了許多，而這個分泌的問題可以靠著添加ACC來解決，顯示了缺少ACC使得助細胞無法分泌LURE1.2。而以基因標記的方式也發現，兩個ACC合成酶的其中一個的確是表現在胚珠。 這些結果顯示了ACC在植物裡面擔任與乙烯不同的角色，那麼ACC在植物中是否有不同的受器呢？因為ACC在動物裡可以作為離子...