AtFd3 基因幫助植物抵抗青枯病菌與增加對炭疽病的感病能力…43

為了清楚 AtFd3 基因在阿拉伯芥抵抗青枯病菌的能力，因此將 AtFd3 OE 與 NP RNAi 轉殖植株培養在介質中 40 天大，利用剪根接種感染青枯病菌後計 算發病程度，結果顯示阿拉伯芥增量 AtFd3 基因，能減少青枯病菌造成植物萎 凋的症狀 (圖25)，而阿拉伯芥減少 AtFd3 基因，也能減少青枯病菌造成植物萎 凋的症狀 (圖27)。因此，Feng 等人 (2004) 研究阿拉伯芥突變 nws1 (no wilt symptoms) 基因時，能夠抵抗許多有致病性的青枯病菌所造成的萎凋病徵，並且 在低光照的環境下接種青枯病菌，增加乙烯與 JA 抗病路徑標記基因 PR4 與 PDF1.2 基因表現量，與阿拉伯芥增量表現 AtFd3 基因所增加 SA 抗病路徑，

並且抑制 JA 路徑不同，但都會抵抗青枯病菌；Hernandez-Blanco 等人 (2007) 研究阿拉伯芥 irx (irregular xylem) 基因突變時，會透過離層酸 (abscisic acid, ABA) 路徑抵抗青枯病菌，與阿拉伯芥增量表現 AtFd3 基因所調控的路徑不同，

但都會抵抗青枯病菌；Wang 等人 (2014) 研究菸草增量表現玉米的 GhWRKY40 (為 zinc finger-containing transcription factors) 基因感染青枯病菌時，會降低 SA 抗病路徑標記基因 PR1 與 PR2 表現量、降低 JA 抗病路徑標基因 JAZ1 與 JAZ 3 表現量、增加 ROS 移除酵素 APX1、GST 與 SOD 基因表現量、增加 HR 相關基因 HIN1 表現量，因此增加植物對青枯病菌的感受能力，與阿拉伯芥增 量表現 AtFd3 基因調控的 SA 抗病路徑不同，但都會誘導 HR 抵抗青枯病菌；

Huang 等人 (2007b) 研究番茄增量表現 PFLP 時，能抵抗青枯病菌，與阿拉伯 芥增量表現 AtFd3 基因一樣都會抵抗青枯病菌；Lin 等人 (2010) 研究阿拉伯芥 增量表現 PFLP 感染青枯病菌時，能透過 Harpin 誘導 HR 與增加 NADPH oxidase 基因 AtrbohD 表現量，來抵抗青枯病菌，與阿拉伯芥增量表現 AtFd3 基 因相同都會，皆透過 Harpin 誘導 HR 抵抗青枯病菌。由這文獻與上述結果可 知阿拉伯芥增量表現 AtFd3 基因，影響 Harpin 誘導 HR，並且增加 SA 抗病 路徑與抑制 JA 抗病路徑抵抗青枯病菌，而阿拉伯芥減少 AtFd3 基因表現量時，

44

Colletotrichum sp. 的感病能力結果相同。這些結果與文獻表示阿拉伯芥增加 AtFd3 基因表現感染 Colletotrichum sp. 時，會增加植物的感病能力，而此結果

45 利用水淹接種青枯病菌 Rd4 與 Rd15，利用 Q-RT-PCR 檢測 AtFd4 基因表現 量，結果顯示在水淹青枯病菌誘導過敏性反應時，WT 的 AtFd4 基因會被誘導 表現，並且在 NP RNAi 轉殖植株體內的 AtFd4 基因表現量會被抑制 (圖30)。

因此，Hank 等人 (2004) 研究中同樣表示 AtFd3 與 AtFd4 在蛋白質構造上序 列相似，但在 Matsumura 等人 (1997) 研究中在玉米根部對於硝酸鹽的同化作 用 Fd4 會快速增加表現量，而一直在根部表現的 Fd3 則無改變的反應，表示 兩個硫鐵蛋白所調控下游的路徑不同，並且在 Yang 等人 (2002) 研究中表示 cysteine desulfurase (IscS) 會與 L-cysteine 共同有效率的修復一氧化氮 (NO) 修 飾硫鐵蛋白 [2Fe-2S] 基團，而 Durzan 與 Cristina Pedroso (2002) 研究中植株產 生高濃度 ROS 時，也會產生 reactive nitrogen species (RNS) 與 NO，進而讓植 物產生氧化壓力與硝化 (nitrosative) 壓力；Torres 等人 (2006) 研究自由基會直 接傷害細胞而導致細胞凋亡，來達到植物防禦的功能。因此，阿拉伯芥 NP RNAi 轉殖植株可能透過 NO 的路徑，達到抵抗青枯病菌產生的萎凋病徵。此外，水 淹青枯病菌誘導過敏性反應時，在 AtFd4 基因表現量上，Rd4 誘導的表現量較 Rd15 高 (圖30)。Lin 等人 (2010) 研究中阿拉伯芥感染青枯病菌 Rd4 的感染速 度較 Rd15 慢，於是推測可能是青枯病菌的病原性高低所造成的現象。

第六節、未來展望

在實驗過程中發現 AtFd3 基因，具有讓植株提早進入開花繁殖，與增加繁 殖組織數的能力，因此我們希望在其他物種像番茄上，也能夠擁有 AtFd3 基因，

來增加繁殖組織數目。另一方面，AtFd3 基因具有利用 SA 路徑抵抗青枯病菌 的能力，因此希望在其他物種上增加 AtFd3 基因，達到同樣抗病的效果。另一 方 AtFd3 能夠參與 ROS 路徑反應，因此在 Harpin 與青枯病菌誘導 HR 時，

能夠檢測合成或移除 ROS 的酵素表現量改變與植物體內 H₂O2 含量，更加清楚 AtFd3 對 ROS 路徑上的調控。而在實驗中意外發現 AtFd4 基因具有抗病的潛 力，未來希望能夠使用雜交育種，或是嫁接方式獲得同型合子的 AtFd4 RNAi 轉

46 殖植株，以及增量表現 AtFd4 基因的轉殖植株，藉此更加清楚了解 AtFd4 基因 如何調控植物的防禦反應來抵抗病原菌的路徑。

47