植科所Laurent Zimmerli助理教授植物抵禦病原菌入侵研究 榮登《The Plant Cell》及《PLoS Pathogens》
金洛仁老師(Laurent Zimmerli),民國95年開始在臺大植物科學研究所擔任助 理教授。今年於The Plant Cell及PLoS Pathogens以通信作者身份各發表一篇 文獻,引用係數(Impact factor)分別為9.396以及9.079。兩本期刊皆為首次有 本校教師刊登文獻,這項殊榮不僅是對金洛仁老師研究成果的肯定,亦是對植 物病理領域的傑出貢獻。金洛仁教授的研究團隊發現,模式植物阿拉伯芥的兩 種凝集素受體激?(LecRK-VI.2和LecRK-V.5),在先天性免疫中扮演非常重要的 角色。這些發現,對於未來發展抵抗病原菌的作物將有著實的貢獻。

金洛仁助理教授研究興趣,主要是植物對於微生物病原菌攻擊的反應機制。近 年來,其研究成果受到高水準期刊的肯定。其最新研究顯示,凝集素受體激? 對於植物抵抗微生物病原菌的重要性。雖然已經有許多研究說明凝集素受體激 ?在動物先天性免疫扮演十分重要的角色,但是在植物中,凝集素受體激?的 功能尚不明瞭。金洛仁教授所帶領的研究團隊,發現LecRK-VI.2會正向調控阿 拉伯芥的先天性免疫,lecrk-VI.2-1的基因剔除突變株較容易受細菌感染,主 要是由於該突變株先天性免疫的削弱所致,如先天性免疫的標記基因的表現量 減低,胝質蓄積的能力受損,以及感染後氣孔無法正常關閉。LecRK-VI.2過度 表現的研究加上基因組的微陣列分析,顯示LecRK-VI.2正向調控阿拉伯芥的先 天性免疫反應。除此之外,該研究結果指出LecRK-VI.2的功能作用,不需依賴 已知的微生物相關分子特徵鞭毛受體複合體,顯示在植物先天性免疫用中, LecRK-VI.2參與一全新的訊息傳遞路徑。

氣孔是葉面表皮的微小細孔,是植物吸收二氧化碳進行光合作用所必需的,然 而致病細菌會藉由氣孔入侵,當細菌接觸到植物表面,植物的先天性免疫反應 會將關閉氣孔,進而阻止細菌的入侵。金洛仁教授的研究團隊,發現LecRK-V.5 對於阿拉伯芥的氣孔免疫是不可或缺的。LecRK-V.5的功能喪失會使得植物較能 抵抗由葉面入侵的致病性細菌,反之,LecRK-V.5的過度表現會使得植物較易受 細菌感染。再者,該團隊發現在接種細菌後,LecRK-V.5基因會快速的在氣孔表 現。深入研究後發現,LecRK-V.5會干擾植物荷爾蒙離層酸的訊息傳遞,而影響 氣孔的關閉,並且在該路徑中,LecRK-V.5位於產生活性氧自由基的上游。這些 基因遺傳學的證據顯示,LecRK-V.5為氣孔免疫的負向調控者。這些結果顯示, 植物演化出一套機制,來反向操控細菌所引起的氣孔關閉,避免永久性的氣孔 關閉影響到二氧化碳吸收和光合作用的進行。

氣候的變遷、可用水與土壤的減少,加上迅速的人口成長,這些都是現今農業 系統所面臨之挑戰。病原菌造成全球每年將近25%的農產損失,因此瞭解植物是 如何去對付和抵禦病原菌的入侵,成了現今相當重要的議題。找出參與植物防 禦反應中的要角,如LecRK-VI.2和LecRK-V.5,進而應用在植物育種上,可以發 展出長久的農業系統,為全球提供充足的糧食來源。