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揮發性化合物誘導植物防禦啟動的影響

2019/03/26 @國際

摘要

植物遭受食草動物攻擊時,會釋出含有GLV等成分之化合物,調節植物的防禦反應,誘導一些防禦相關基因的表現,可提高植株對昆蟲的防護能力。因暖化影響,預期未來作物產量將會減少10-25%,研究植物防禦和生長代謝轉換機制,有利於從事後續維護糧食安全的研究。

示意圖

揮發性化合物誘導植物防禦啟動的影響

  植物終其一生會不斷受到食草動物威脅,且許多昆蟲依靠植物作為食物來源,因此植物面對這些生物性逆境時如何快速應變,將成為其是否持續存活的重要條件。

  當植物受到食草動物的攻擊時,會暫時釋出有助於抵禦侵染或吸引攻擊性食草動物捕食者的化合物。其中,GLV(Green leaf volatiles)為一類揮發性的有機化合物,在昆蟲啃食植物期間大量釋放,並調節植物的防禦反應。早期研究發現,暴露在GLV中的玉米苗會迅速累積茉莉酸(jasmonic acid),並誘導一些防禦相關基因的表現,可提高植株對昆蟲的防護能力。

  然而,人們目前對GLV對生長和發育的影響了解甚少,為此,美國德州大學聖安東尼奧分校(UTSA)的研究人員利用玉米苗(Zea mays var. Kandy King)作為研究對象,並將其暴露於Z-3-HAC(一種GLV),觀察植株的生長變化,發現植株平均停止生長20%,顯示植物可能在活化免疫反應上耗費較多,因此影響了生長速度;若是植株後續沒有受到食草動物進一步的侵害,也可快速恢復生長所需的代謝能力,補償原本不足的生長速度。【延伸閱讀】覆蓋作物的殘留物質影響雜草的控制

  受到暖化的影響,昆蟲數量也隨之增加,預期未來的作物產量將會減少10-25%,研究植物具有彈性的防禦和生長代謝轉換機制,有利於從事後續維護糧食安全的研究。相關研究發表於<Plant>

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