如何消滅土裡那不受歡迎的客人
撰文｜葉綠舒
獨腳金（Striga）這一屬的植物分布於非洲、澳洲與亞洲。在亞洲，中國大陸雲南、貴州、廣西、廣東、湖南、江西、福建及台灣都可以看到它。它們是寄生植物，種子躲在土裡，在農作物發芽的時候一起發芽，根部緊貼住農作物的根部吸收養分，造成農作物產量減少。
雖然獨腳金可以入藥，但它在非洲的撒哈拉以南地區造成非常嚴重的問題，大約三分之二的農地被獨腳金入侵。總計在全世界，獨腳金危害25個國家，共計一千萬人。
科學家們一直想要找到消滅獨腳金的方法，但由於種子躲在土裡不怕農藥，農作物不發芽它們也不會先發芽，所以一直都是很頭痛的問題。
如果能夠讓它發芽，活的植物的罩門應該比休眠的種子要多得多了。但是，為什麼這種植物會知道什麼時候農作物的種子發芽呢？原來許多植物的種子在發芽時，根部會分泌一種賀爾蒙稱為strigolactone（如圖）。這個賀爾蒙原來是用來召喚土壤中的共生真菌（mycorrhiza）的，好讓植物寶寶們一發芽就有共生真菌在旁邊呵護；但獨腳金也學會了偵測這種賀爾蒙，讓自己在感應這種賀爾蒙之後就發芽。於是，獨腳金永遠都能夠搶先一步，佔據最好的位置來偷走農作物的養分。
這種賀爾蒙有很多種，科學家也發現，獨腳金已經懂得經由分辨不同的strigolactone組合，來了解是否現在發芽的是它最愛的宿主。
最近多倫多大學的研究團隊花了好一番功夫，找到獨腳金裡面所有的strigolactone受器（統稱為ShHTL）--竟然有十一個！這麼多個受器，不見得個個都有相同的功能吧？為了要了解它們、並找到真正要緊的ShHTL，研究團隊利用阿拉伯芥缺少HTL基因的突變株，仔細地研究了所有的這十一個ShHTL。
怎麼研究呢？原來，阿拉伯芥的種子在攝氏32度時，會出現發芽率急速下降的現象。但是這個熱抑制（thermoinhibition）現象，在加入strigolactone時會被逆轉。不過，對於缺少了HTL基因的阿拉伯芥，加入strigolactone就沒有效果了。
於是研究團隊將不同的ShHTL轉入缺少HTL基因的阿拉伯芥，再利用熱發芽抑制實驗，來測試找出對strigolactone最敏感的ShHTL（ShHTL7）。接著，再以ShHTL7來測試不同的strigolactone，發現獨腳金最愛的strigolactone包括了5-deoxy strigol (5DS)、2'-epi-5-deoxy strigol (2'-Epi-5DS)以及sorgolactone。由於這些strigolactone的共同特徵是：A環的五號碳上的官能基為氫氧基（-OH）；而且田間觀察也發現，分泌較多5DS的栽培種也非常容易被獨腳金感染，或許已經找到獨腳金的罩門了？
未來，研究團隊希望可以使用這些strigolactone作為生物製劑，在尚未播種前先在田裡噴洒，讓獨腳金先發芽。由於缺乏宿主，受騙發芽的獨腳金很快就會因為沒有養分而餓死；接著再播下農作物的種子，就可以避免被寄生，而且還可以把餓死的獨腳金當作肥料（呵～算是某種復仇嗎？）。
聽來是個不錯的想法，但筆者有點擔心共生真菌是否也會被騙？雖然共生真菌不會因為遇不到農作物而死亡，但不知是否會有一些其他的問題產生呢？
參考文獻：
Peter McCourt et. al., 2015. Structure-function analysis identifies highly sensitive strigolactone receptors in Striga. Science. 10.1126/science.aac9476
Yuichiro Tsuchiya et. al., 2012. Thermoinhibition Uncovers a Role for Strigolactones in Arabidopsis Seed Germination. Plant Cell Physiology. 53(1): 107–117. doi:10.1093/pcp/pcr176
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作者：葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。
