老葉的植物王國

圖片作者：NotebookLM  在植物免疫的世界裡，有一個幾乎寫進所有教科書的共識： 系統性獲得抗性（Systemic Acquired Resistance, SAR）的核心訊號是水楊酸（salicylic acid, SA）。 但最近的研究卻宣稱，啟動 SAR 的另有其人！ 什麼？又要改課本了？？？ 看文章

  水楊酸。By Adam001d - Own work , CC BY 3.0,  水楊酸是植物對抗病原菌時不可或缺的防禦賀爾蒙。從細菌感染、後天性系統抗性，到啟動防禦基因的表現，水楊酸就像是植物免疫系統的總指揮。 過去幾十年，植物生理學界普遍認為 SA 是經由「異莽草酸」這條路徑合成而來，但是這是透過研究阿拉伯芥得到的結論。在其他植物的研究，似乎並不一樣喔！ 看文章

  圖片作者：ChatGPT 上次跟大家分享ABI5與RUP把離層酸與紫外光傳導給連起來，這次要跟大家分享水楊酸（SA，salicylic acid）與藍光的光傳導也有關！ 過去只知道生長素、吉貝素、離層酸與芸苔素內酯與光形態發生有關，沒想到連水楊酸都與光形態發生扯上關係啦！ 來看看 ！

  小白菜。圖片來源： 維基百科 「綠手指」是用來形容很懂得如何照顧植物的人。為什麼會這樣說，無非是因為植物不會說話也沒有表情，所以常常會聽到有人說：昨天它還好好的，今天就死掉了。甚至還有人自封「黑手指」，強調自己與植物何等無緣，每種必死。 不過，植物其實還是有給出一些信號，只是我們人類接收不到罷了。例如有些植物在口渴、被蟲咬時會發出超音波，而幾乎所有（我覺得應該是所有，但是未經驗證的事情不能亂說）植物在感受到壓力時會放出過氧化氫（H 2 O 2 ）與水楊酸（SA）。 麻省理工學院的團隊想到，如果可以實時偵測H 2 O 2 與SA，不就能即時監測植物是否感受到壓力嗎？ 研究團隊以氟苯（fluorene）和二氮雜苯（diazine）為原料，合成了一種可以偵測H 2 O 2 和SA的聚合物，再把這種聚合物以特製的單壁碳納米管（SWNT）包覆以合成奈米感測器。接著他們使用針筒或微注射器，將奈米感測器溶液注入到植物葉片的胞間空間中。一旦注入植物葉片，奈米感測器會在葉片內分佈開來，使其能夠在植物細胞內實時監測到SA和H 2 O 2 的濃度變化。由於這個奈米感測器感應到H 2 O 2 或SA時會發出螢光，所以研究團隊要透過專門的儀器（如近紅外光譜儀）來讀取奈米感測器的信號。 研究團隊使用了小白菜（ Brassica rapa subsp. Chinensis ）來進行這個實驗。他們測試了四種壓力：強光、熱、病原體感染、機械傷害。 結果發現：強光與高熱時，螢光信號幾乎是立刻就出現，且H 2 O 2 與SA幾乎是同時出現（SA慢一點點）。相對的，機械傷害與病原體感染這兩組是H 2 O 2 先出現螢光信號，SA則慢得多了。事實上，機械傷害要大約兩小時左右才偵測得到SA的出現，但H 2 O 2 只要5分鐘就出現了；病原體感染則是SA比H 2 O 2 慢大約10分鐘。 所以，這個實驗證實了植物對不同的刺激有不同的反應；就算只測量H 2 O 2 與SA兩種指標，應該還是能分出刺激的種類。接下來需要多進行幾次測試，並且擴大測試的物種。一旦能確立植物對不同刺激的不同反應的模式，就可以訓練人工智慧模型來偵測與辨識，幫助我們進行「精準農業」，讓農作物長得更好。 參考文獻： Ang, M.CY., Saju, J.M., Porter, T.K. et al. Decod...

  植物的根圈。圖片來源：ChatGPT 聽過「根圈」嗎？「根圈」（Rhizosphere）是指緊鄰植物根部（大約1 mm）的土壤區域，這個區域在生態學和植物生理學中非常重要。根圈的特點是它受到根部分泌物（mucilage）的直接影響，這些分泌物包括各種碳水化合物、有機酸、糖類、氨基酸、植物激素等。這些分泌物不僅影響土壤的化學和物理性質，還影響了根圈中微生物群落的組成和活動。 根圈是微生物活動的熱點。植物根部分泌的物質為土壤微生物提供營養，從而在根圈中形成了一個高度活躍的微生物社區。根圈也是植物獲取水分和營養的主要場所。根圈中的微生物活動可以影響土壤的結構和肥力，例如通過分解有機物質和改變土壤顆粒的聚合狀態。根圈中的微生物與植物根部進行廣泛的互動。一些微生物對植物有益，如促進植物獲取營養、增強植物對病原體的抵抗力等。相反，也有一些可能對植物產生病害的微生物。 不論這些微生物對植物有益或有害，對植物來說他們都是「外人」。植物要如何維持與外人之間的互動：容忍他們，以獲取更多的養分？ 最近發表在《自然植物》（Nature Plants）期刊上的研究，解答了一部分的謎題。 研究團隊在阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）裡發現了一個關鍵基因 PSKR1 （ PHYTOSULFOKINE RECEPTOR 1 ）的作用。 這個基因在植物與根圈微生物間的互動中扮演著重要角色。研究團隊發現，當 PSKR1 基因發生突變時，植物對根圈微生物的防禦反應過於強烈，從而抑制了其自身的生長。研究團隊使用了發生點突變，導致其第914位胺基酸由蘇胺酸（threonine）變為白胺酸（leucine）的 PSKR1 基因​​。這種特定的胺基酸改變，造成PSKR1蛋白的結構與功能受到影響，導致植物對根圈微生物的過度防禦反應。 什麼樣的反應呢？研究團隊觀察到，與正常阿拉伯芥相比， PSKR1 突變體（ pskr1-3 ）在根部對水楊酸（SA）處理產生了較高的反應。另外，比較野生型阿拉伯芥（ Col-0 ）、 pskr1-3 突變體和過表達 PSKR1 的植物（35S::PSKR1-GFP）的轉錄體，發現由根部SA處理誘導的基因在 pskr1-3 突變體中被表現量上升，但在過表達 PSKR1 的植物中則被抑制。再者，當 pskr1-3 突變體在存在 P. f...

草地夜蛾的幼蟲。圖片來源： wiki 草地夜蛾（ Spodoptera frugiperda ）的幼蟲會啃食玉米的葉片，啃完以後還會把便便拉在剛剛用餐的地方。在我們看來，這就像吃完飯以後在餐桌上大便一樣的不衛生！但是這個行為卻引起了科學家的注意：為什麼牠要這麼做呢？ 為什麼這件事值得注意？因為過去的研究發現，毛毛蟲的唾液以及植物葉片傷口的分泌物綜合起來，會刺激植物產生稱為「誘導子」（elicitor）的物質，而誘導子會 引發植物分泌茉莉酸 （JA，jasmonic acid），接著茉莉酸會使植物產生一些物質，而這些物質會使毛毛蟲覺得植物嚐起來很難吃。甚至，有些玉米會因此而產生一些揮發性物質。這些揮發性物質的構造類似於寄生蜂的費洛蒙，可以將寄生蜂引來之後...幫植物殺死這該死的毛毛蟲（誰說植物沒有報復心？）。 因此，照理來說，毛毛蟲應該要努力避免在植物的傷口上留下什麼吧！那麼，為什麼草地夜蛾要在剛剛吃過的地方上廁所呢？ 因此，賓州州立大學（Pennsylvania State University）的研究團隊，收集了草地夜蛾的便便並萃取後，把便便萃取物噴在剛剛被啃咬過的玉米葉片上。 結果很有意思。研究團隊發現，當傷口接觸到便便萃取物以後，玉米葉片便停止產生茉莉酸。取而代之的反應是，在24小時後，另一種化合物，水楊酸（SA，salicylic acid）產生了。 水楊酸。圖片來源： wiki 水楊酸與茉莉酸這兩種化合物在植物中不會同時產生。當植物傷口接觸到便便萃取物後，茉莉酸的產生就會急速下降，水楊酸則開始產出。而且，接觸越多的便便萃取物，這個反應越明顯。 與茉莉酸不同的是，水楊酸在植物的效用，主要在於抑制病原體（細菌與真菌）的繁殖。研究團隊發現，便便萃取物可以抑制玉米大斑病（Southern corn leaf blight，由格孢腔菌目 Pleosporales 的真菌引起）的發生。 當然，對草地夜蛾來說，由於便便裡面的物質會抑制茉莉酸的產生，因此玉米的葉片不會產生噁心的味道；於是牠便可以開懷大嚼，就可以很快的變胖又變高了！但是對於研究這個現象的團隊來說，他們比較感興趣的是，如果能把便便萃取物中的關鍵物質找出來，或許就可以開發抑制格孢腔菌屬的生物製劑？只是不知道噴洒在完整的葉片上是否有相同的效果呢？筆者從論文目前的結果看...