生命科學院特色研究報導—植物科學研究所陳賢明助理教授 野生綠豆的抗蟲防禦機制

綠豆為一種常見的雜糧作物，常被加工作為食品，也是素食用者近幾年的主要蛋白質(zhì)來源之一。綠豆在田間也因為其根部的固氮功能，時常被當作綠肥作物。然而，在田間環(huán)境中，作物時常會受到害蟲侵擾而減少單位面積產(chǎn)量。斜紋夜蛾幼蟲是一種廣食性的害蟲，主要啃咬植物葉片，造成光合作用效率低下。野生綠豆具有高度基因歧異度，因此，研究團隊期透過野生綠豆的轉(zhuǎn)錄體學及代謝體學，找到潛在能抗斜紋夜蛾的代謝物及基因，並透過育種或萃取等方法，降低田間防治的難度。

此研究與臺大生態(tài)學與演化生物學研究所副教授所李承叡及中研院代謝體學中心合作，分析野生綠豆的基因轉(zhuǎn)錄體及代謝體，找出較具抗性的野生綠豆，並推論出野生綠豆的抗蟲防禦機制。此外，研究亦發(fā)現(xiàn)在野生綠豆中，非生物和生物逆境耐受性之間的這種潛在權(quán)衡的可能性。並於2023年1月發(fā)表於Environmental and Experimental Botany。

在這篇研究中，研究團隊發(fā)現(xiàn)在澳洲的野生綠豆品系R1對斜紋夜蛾幼蟲的生長率抑制效果最強。在受到斜紋夜蛾幼蟲啃咬後，荷爾蒙茉莉酸會被誘導上升，並活化相關(guān)的防禦反應(yīng)，促使下游代謝物類黃酮和揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生，達到對抗害蟲的防禦反應(yīng)。然而受到幼蟲啃咬後，R1與乾旱相關(guān)基因及代謝物的表現(xiàn)量顯著低於對斜紋夜蛾幼蟲不具抗性的品系S1。且乾旱逆境處理後，S1比R1更具有耐乾旱的特性。由此推論，野生綠豆在對抗生物性逆境及非生物逆境時可能會出現(xiàn)權(quán)衡效應(yīng)。

在此除感謝科技部/國科會在經(jīng)費上的贊助外，也承蒙臺大研發(fā)處的支持，得以在生科館945室設(shè)置「熱脫附氣相層析質(zhì)譜儀及氣體收集室」，供跨院系與跨校間進行植物、昆蟲及菌類等的揮發(fā)性化合物的收集與分析。

研究成果全文：Inducible chemical defenses in wild mungbean confer resistance to Spodoptera litura and possibly at the expense of drought tolerance

圖片來源：Environmental and Experimental Botany；陳賢明實驗室提供