野百合要自立自強才會有春天

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記得之前在〈沒媽的棉花真是棵草〉裡提到,馴化會讓植物對病蟲害的反應減弱;最近發表在《科學》期刊上的研究,進一步證明了這個說法。


研究團隊分析了187種植物的R-基因數量與密度,以及「比葉面積」(SLA,specific leaf area),發現R-基因密度越高的植物,生長的速度(以「比葉面積」來表示)就越慢。而且,野生植物的這個關係很明顯,農作物則看不出來。


為什麼R-基因能代表植物用來抵抗病蟲害所投注的資源呢?在這裡的R-基因是所謂的NLR蛋白(nucleotide-binding leucine-rich repeat)。這些蛋白又可以分為三大類,主要的功能是用來識別病原、引發免疫反應,是植物免疫系統的核心。R-基因的數量在不同的植物之間會有很大的差異,所以可以用來衡量植物的「國防預算」。


不過,雖然R-基因在不同植物之間的數量差異頗大,但如果單只是計算R-基因的數目,未免還是會有問題,畢竟當植物基因體比較大的時候,某一類的基因的數目會比較多好像也蠻正常的。所以,研究團隊以每百萬鹼基對(Mbp)有多少個R-基因來做為衡量的標準。


而什麼是「比葉面積」呢?比葉面積是以葉片乾重為分母,葉片面積為分子所得出來的值。也就是說,是測量單位重量的葉片可以展開到多大。


所以,比葉面積高的,代表葉片比較薄而輕;比葉面積低的葉片,當然就會比較厚重。在這裡插播一個不相干的經驗:毛線上面也會提供每球毛線的長度以及每球毛線的克數。通常一球毛線大概會落在40-50克之間,所以每球毛線的長度越長,代表這個毛線越細越輕...是不是有點像比葉面積呢?不過,一般來說比葉面積高的,也意味著長得比較快。


在研究團隊分析的187種植物中,有122種野生植物(來自40科),65種農作物(來自30科)。結果發現,在野生植物中,有73.9%的植物的R-基因密度與比葉面積呈現負相關的關係;在農作物中,則沒有發現R-基因密度與比葉面積有明顯的負相關。


這個發現意味著,少了人擇,野生植物投資在「國防」上越多,就長得越慢。至於農作物,則因為人擇時主要關注的是產量,雖然也會關注抗病性,但是後者畢竟不是關注的核心,所以就看不出來投注在「國防」上是否會有害於生長了。


當然,農作物因為有人類這個親媽的照顧,所以也比較不會被病原威脅,就算有,人類親媽也很快就會用藥或「整株拔除並焚燒之」,所以也不需要維持太高的國防預算,不是嗎?


總而言之,透過分析不同植物的防禦基因密度(國防預算的GDP佔比?)與生長速度(GDP年增率?),科學家發現,對野生植物來說,投注越多資源在防禦基因,就會長得越慢。這也支持了之前我們在棉花裡看到的觀察:馴化的確會降低植物對病原的反應。也就是說,《蘭花草》裡面的蘭花草可以躺著裝死但是《野百合也有春天》裡的野百合卻一定要自立自強喔!


參考文獻:


Giolai, M., & Laine, A. L. (2024). A trade-off between investment in molecular defense repertoires and growth in plants. Science, 386(6672), 677-680. https://doi.org/10.1126/science.adn2779


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