生物時鐘與植物抗病免疫系統的關係


    馬里蘭大學巴爾的摩分校(UMBC)的生物科學教授Hua Lu發現,植物的生理時鐘與抗病、抗蟲能力之間存在新的遺傳連結。其實不只是植物,動物也開始研究生理時鐘與免疫系統的關係。病原菌在栽培環境中一直存在,病原菌在一天之中有不同的活躍程度,因此植物在一天中有不同的防禦反應。

    為了面對細菌、真菌、害蟲不間斷的「攻擊」,植物發展了許多不同的策略來保護自己。植物可能會關閉氣孔─存在葉片蠟質之間的小孔隙,來避免一些細菌的入侵。植物也會產生一些化學物質,如水楊酸與茉莉酸,來擊退細菌及害蟲。植物也製造大量的防禦反應相關蛋白。

    這一系列氣孔關閉、產生水楊酸等行為每天都會發生,通常在某些病原體或害蟲最可能活躍的時候達到高峰。植物防禦反應的節奏特性也暗示了植物具有生理時鐘來增加防禦反應的效果。

    LUX基因是由此研究團隊發現在此生理時鐘內的中心基因,能調控特定時間的氣孔開閉、調控水楊酸或茉莉酸相關的防禦反應。

    一般的植物白天氣孔打開,確保氣體交換以促進光合作用,夜晚關閉避免水分散失。對於白天的病原感染,LUX基因能促進氣孔關閉,但夜晚則因氣孔已關閉因此反應微乎其微。然而當LUX基因失去活性,白天的病源感染時氣孔常保持開啟,導致更多的病源入侵。因此LUX基因對於調控氣孔開閉的防禦反應時間點很重要。

    另外,LUX基因對於調控正常的茉莉酸防禦反應很重要,但相對的,茉莉酸也影響LUX基因調控的生理時鐘。生理時鐘與防禦訊號之間的相互調控,能促進植物體能量的平衡,來支持生長發育及防禦反應。

 

 

資料來源:http://news.agropages.com/News/NewsDetail---30771.htm

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