種過番茄的人都知道,番茄全身都是小毛毛。我們頂多就是覺得番茄怎麼會這麼多「毛」呢?但是對研究植物的毛的科學家們來說,這些小毛毛可是各有各的型態呢!有些科學家說,番茄有七種毛;有些科學家說:不對不對,番茄有八種毛!
最近中國重慶大學與法國圖盧茲團隊合作完成的研究,就解開了番茄如何利用SlGRAS9 與 SlMYC1這兩個基因,來精準調控這些腺毛的形成,進一步強化防禦蜘蛛蟎與蚜蟲的能力。
為什麼要研究腺毛?腺毛之所以重要,是因為腺毛會分泌各種各樣的化學物質來幫助植物抵抗入侵者,也就是說,腺毛就像植物的「天然農藥工廠」。根據研究,大約三成的植物有腺毛。
對番茄來說,腺毛當然也很重要!特別是第六型腺毛(Type VI),是一種由多細胞構成的球狀結構,分布在番茄的葉片、花瓣、果實與萼片表面。它們能夠製造出大量萜類(terpenoids),這些化合物不僅能吸引傳粉昆蟲,也能阻止害蟲啃咬葉片,甚至還有抗病毒與抗氧化的功能。
因此,研究團隊想要瞭解第六型腺毛的發育機制。根據先前的研究他們知道,早在 2016 年由 Xu 等人發表於《Plant Cell》 的研究中,就已經發現SlMYC1與第六型腺毛的發育密切相關。若剔除 SlMYC1則第六型腺毛幾乎完全消失;而如果讓SlMYC1 高度表現,則第六型腺毛與萜類濃度顯著上升。因為SlMYC1 是一個轉錄因子,所以研究團隊想知道是否還有其他的基因跟它一起合作來控制第六型腺毛的發育。
透過公開的轉錄體資料以及他們自家的 RNA-seq結果,研究團隊發現了另一個基因:SlGRAS9。它是 GRAS 家族的一員,雖然以前較少被聯想到與腺毛發育有關,但是研究團隊發現它在腺毛中的表現量很高,特別是在萼片與果實中,因此他們推測SlGRAS9可能對腺毛的發育具有調控功能。
透過一系列手段,研究團隊證實 SlGRAS9 會直接抑制 SlMYC1 的表現。而且,當 SlGRAS9 被剔除時,SlMYC1 的表現量就會增加,造成第六型腺毛大量增加。但是,若 SlMYC1 被剔除,即使 SlGRAS9 不在,也無法形成腺毛,顯示 SlMYC1 是必要的下游因子。
最特別的是,研究團隊發現,當第六型腺毛變多的時候,番茄也會製造更多的萜類,而害蟲也變少了!
所以,這個研究不只是解開一段有趣的發育生物學機制,更指出了一條具潛力的育種新路徑:透過降低 SlGRAS9 或提高 SlMYC1 的表現,可以製作出更具抗蟲性的番茄;這麼一來,也可以減少農藥使用。
不過,由於植物的「毛」會抑制蒸散作用,所以雖然讓腺毛增加可以提高植物抗蟲的能力,但也要注意腺毛密度太高是否會影響植物的蒸散作用。另外,萜類分泌增加,是否會讓番茄產生不討人喜歡的怪味呢?畢竟一開始番茄傳入歐洲時,有一部分的人就對它的特殊氣味感到不安。
總而言之,研究團隊發現透過 SlGRAS9 與 SlMYC1 這對基因的調控,番茄得以精準地開關第六型腺毛的發育與萜類產生,進而提升對害蟲的天然抵抗力。這不只是植物自我防衛的演化傑作,也為我們在育種與永續農業上打開了新的可能。
參考文獻:
Shi, Y. et al. (2025). The SlGRAS9‐SlMYC1 regulatory module controls glandular trichome formation and modulates resilience to pest in tomato. The Plant Journal, 122, e70183. [https://doi.org/10.1111/tpj.70183](https://doi.org/10.1111/tpj.70183)