失蹤的 systemin
在植物防禦研究中，systemin 是一個傳奇的名字。它是第一個被發現的植物內源性訊號肽，能在番茄受到昆蟲啃食或傷害時，啟動一連串防禦反應。後續的研究發現，它是茄科植物特有，其他的植物並沒有這個神奇分子。
為了想知道，pro-systemin（systemin 的前驅物）如何在細胞內被釋放並加工，研究團隊準備了番茄葉片的萃取液，用它來處理番茄細胞。照他們預想的，萃取液中應該會含有少量的systemin，因此他們預期應該能觀察到明顯的 systemin 活性。結果卻出乎意料 —— 什麼也沒有發生。
更驚訝的是，有些萃取液竟然讓細胞對外加的 systemin 失去反應。這意味著，不是 systemin 消失了，而是有某種未知的「干擾者」在作祟。
於是，研究團隊開始追查這個神秘的抑制因子。
AntiSYS 的發現
透過蛋白質純化與序列分析，研究團隊找到了這個抑制因子。它是一條 76 個胺基酸的小多肽，C 端部分與 systemin 相似，並且這一小段就是能抑制systemin作用的核心。實驗顯示：
它能和 systemin 搶奪 SYR1 受體的結合位點，卻不會啟動訊號。
它能完全阻斷 systemin 引發的防禦反應，包括活性氧爆發（ROS）、基因轉錄變化與根部生長抑制。
當他們直接把合成的 antiSYS 肽塗在番茄葉片上，再讓煙草天蛾（M. sexta）的幼蟲取食時，結果發現：和只用水處理的對照葉片相比，幼蟲在含 antiSYS 的葉片上體重顯著增加，表示植株防禦能力被削弱。
於是，研究團隊將它命名為 antiSYS —— 一個 systemin 的天然拮抗劑。
基因叢集：油門與煞車並存
更巧妙的是，antiSYS 並不是孤立存在的。當研究團隊得到了這段多肽的胺基酸序列後，他們回去比對番茄基因體資料庫（UniProt / Sol Genomics），找到了對應的基因。這個基因剛好位於第 4 號染色體的一個基因叢集內，旁邊還有 3 個能產生 systemin 類似肽的基因（SYS2/3/4）。
SYS2/3/4 的功能就像 systemin，本身是激動劑（油門）。
antiSYS 則是拮抗劑（煞車）。
這種「促進與抑制基因並存」的設計，與動物的 IL-1 細胞激素家族極為相似，顯示出一種跨界的「趨同演化」。
缺乏煞車的後果
為什麼要有antiSYS呢？於是研究團隊利用 CRISPR-Cas9 製造了 antiSYS 缺失突變株，結果突變株的植株矮小、葉片斑駁或畸形，果實數量與種子產量大幅下降。
甚至還出現類似自體發炎的病徵！
然而，當這些突變株同時缺乏 systemin 受體 SYR1/2 時，上述症狀完全消失。這清楚告訴我們，問題不是植物本身壞掉，而是因為失去了 antiSYS，造成systemin 訊號失控。也就是說，失去antiSYS的番茄，很像得了自體免疫疾病的人！
前面提到systemin存在於茄科，那麼，其他的茄科植物有沒有antiSYS呢？
有的。研究團隊在其他能感知 systemin 的茄科植物（如茄子、馬鈴薯、甜椒、曼陀羅）中，也找到了 antiSYS 的同源基因。
不過，與 systemin 在不同物種間變化多端不同，antiSYS 序列非常保守，顯示它對植物生存極為重要。
所以，AntiSYS 是第一個被確認的植物「免疫拮抗肽」。它讓我們理解，跟動物一樣，植物也不能一味啟動防禦，而是需要嚴格調控，否則會傷害自己。
有趣的是，動物的 IL-1 家族與植物的 systemin 家族，雖然相隔數億年，卻都演化出「油門與煞車擺隔壁」的基因組安排，這是免疫恆定性的一種共同策略。
未來，若能掌握 antiSYS 與 systemin 的平衡，就有可能在不犧牲生長的情況下，增強作物的抗蟲抗病能力。
所以，科學的突破有時會源於異常數據。研究團隊原本問的問題是 systemin的合成，卻意外揭開了番茄免疫系統裡隱藏的煞車 —— antiSYS。
對植物而言，防禦與生長之間的取捨不是二選一，而是需要精細的「油門與煞車協奏曲」。AntiSYS 的發現，正好讓我們看見這場演化設計的精妙。
參考文獻：
Wang, L., Maier, L.-P., Pham, N., Wang, Y. L., Wang, X., Schaller, A., Fliegmann, J., Erb, M., Boller, T., & Felix, G. (2025). A receptor antagonist counterbalances multiple systemin phytocytokines in tomato. Cell, 188(X), 1–10. https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.044
