2021723

    研究發現豆角接觸毛蟲口水 即啟防禦機制減被吃

    對於毛蟲來說,植物的葉是美味盛宴,但其實植物亦不會坐以待斃,會進行反擊釋出化合物驅趕毛蟲,甚至讓牠們自相殘殺。不過,植物從哪一個階段才開始反擊則一直未明。

    上月刊於《美國國家科學院院刊 (PNAS) 》的研究指,俗稱豆角的豇豆 (Vigna unguiculata) 植物表面會有受體,當檢測到毛蟲唾液中的化合物即會啟動防禦機制阻止自己被吃。

    該研究的首席作者、華盛頓大學生物學助理教授 Adam Steinbrenner 在聲明中表示,雖然農業界有使用化學控制,但全球因為蟲害造成的產量損失仍達 20–30% ,而許多植物實際已具有針對個別昆蟲的天然抗蟲或免疫能力。團隊卻發現到首個植物免疫識別機制,能發出警告防止昆蟲咀嚼。

    團隊發現的受體是稱為 INR 的蛋白質,並會對葉片傷口和毛蟲唾液的蛋白質片段都有反應,而豇豆的 INR 可促進乙烯 (ethylene) 的產生;乙烯是植物在草食性動物嚼食時和其他情況下遇上環境壓力時經常產生的一種荷爾蒙。

    另一方面引發反應的毛蟲唾液蛋白質片段 VU-IN 其實就是來自豇豆蛋白質,該片段是由毛蟲食葉時所分解造成。

    雖然 INR 只在部份植物中編碼,但可將之植入至其他植物產生類似的防禦與生物化學訊號。為更了解 INR 功能的細胞細節,團隊則將與 INR 相關的基因插入煙草植物中。當該些加入 INR 基因曝露於 VU-IN 中時會增加乙烯與活性氧的產量,後者是另一種防禦草食性動物機制釋放的物質,亦比一般氧氣更具化學反應。

    草地貪夜蛾幼蟲在煙草植物上。 Credit: Adam Steinbrenner

    團隊的實驗亦表明,食用煙草的草地貪夜蛾 (Spodoptera exigua) 幼蟲在含 INR 的煙草植物嚼食行為比無 INR 的少得多。

    團隊指,豇豆之類的植物只在其細胞探測到與草食性動物行為有關的特定分子後才會發出警報,但相信並非唯一一種植物防禦系統,其他植物可能具有不同的分子觸發因素,而了解其他植物如何激活其防禦系統,可助農業界研發更好的防治蟲害方法。

    來源:
    UW News, Researchers discover how bean plants fend off famished foes, 3 December 2020

    報告:
    Sadjadi, Z., Zhao, R.P., Hoth, M. & et al. (2020). Migration of Cytotoxic T Lymphocytes in 3D Collagen Matrices. Biophysical Journal vol119 issue11, p2141-2152. doi: 10.1016/j.bpj.2020.10.020

    文/Alan Chiu

    編輯推介

      發表意見