雖然說花開花謝是自然現象,但是花謝時難免令人感傷,所以才會有「無可奈何花落去」的感慨。花朵的凋謝,是一種細胞凋亡現象,文學家感嘆花落,但農民卻想著能不能讓花開的久一點,這樣可以減少損失。
過去的研究發現,牽牛花(Ipomoea nil)的凋謝與一個稱為EPH1(EPHEMERAL1)的轉錄因子有關。這個轉錄因子會形成雙體(dimer),然後與相關的基因序列結合來啟動細胞凋亡。
為了尋找可以讓牽牛花開得更久的方法,研究團隊從東京大學建立的化合物庫,找尋可以抑制EPH1活性的化合物。他們先用一個包含9,600種化合物的資料庫篩選出候選化合物,再用候選化合物去搜尋另一個包含了超過22萬種化合物的資料庫,從中找出與候選化合物類似的化合物。
最後,他們找到了兩個化合物,分別命名為Everlastin1與Everlastin2。這兩個化合物都具有四氟酞亞胺的骨架。測試發現,它們主要事透過干擾EPH1形成雙體,來阻止它與DNA結合。
研究團隊以化合物處理牽牛花,發現它果然可以延遲花的凋謝。植物的花瓣凋謝時,一開始會出現所謂的「水浸」(water-soaking symptoms)症狀,也就是花瓣看起來好像泡過水,有點半透明的樣子;而被化合物處理過的牽牛花,比對照組晚了至少六小時才出現症狀。
另外,對照組的花朵在24小時候幾乎完全枯萎,但以化合物處理過的植物,此時雖然花冠開始向內捲曲,但仍維持著開放狀態。整體來說,以化合物處理過的切花,壽命從24小時延長到48小時。
研究團隊發現,化合物可以抑制許多和細胞凋亡以及自噬作用相關的基因。其中最值得注意的是直接受到EPH1控制的液泡相關酵素VPE以及與衰老相關的SAG12,還有和自噬作用相關的ATG8a。這些基因的表現受到抑制意味著,化合物透過抑制EPH1的雙體形成,有效地抑制了與花瓣衰老相關基因的表現。
雖然這兩個化合物對牽牛花很有效,但是似乎很難擴大應用到其他的植物。研究團隊發現化合物可以抑制阿拉伯芥的ORE1蛋白與DNA結合,但對於百盒的NAP似乎就沒有效用。或許可以藉由分析這些化合物與EPH1及其相關轉錄因子的互動,來開發出更有效用的抗凋謝試劑。
參考文獻:
Shibuya, K., Nozawa, A., Takahashi, C., & Sawasaki, T. (2024). A chemical approach to extend flower longevity of Japanese morning glory via inhibition of master senescence regulator EPHEMERAL1. Nature Plants. https://doi.org/10.1038/s41477-024-01767-z