揭開植物「麩胺酸」新機制 中央大學、中研院研究成果登國際期刊
〔記者楊綿傑／台北報導〕麩胺酸(glutamate, Glu)是植物體內重要的胺基酸，也是氮代謝與蛋白質合成不可或缺的營養素。除代謝之外，麩胺酸在植物體內是否也具有訊息傳導的功能，一直是科學家研究的重要課題。中央大學與中研院所合作之研究團隊最新發現，外源性麩胺酸不僅可作為植物的氮源，更能被植物感知為一種危險訊號，進而透過不同的植物荷爾蒙及轉錄調控途徑，影響植物的生長、防禦及根毛發育，研究成果近日發表於國際期刊《Plant Physiology》。
該研究主要由中央大學與中央研究院植物暨微生物學研究所合作學程碩士生洪以倢完成，由中大生命科學系教授葉靖輝與兩研究單位合聘教授謝明勳共同指導。研究成果顯示外源性麩胺酸可能同時扮演「營養」與「危險訊號」兩種角色，不僅拓展對植物麩胺酸代謝與訊息功能的理解，也再次呈現植物的韌性，在面對不斷變化的環境與挑戰時，植物總能在生長與防禦之間取得適當的平衡。
研究團隊說明，除營養與代謝外，麩胺酸在動物體內也具有訊息傳導的功能。例如，在人體的神經傳導系統中，麩胺酸即扮演重要的角色。雖然植物沒有神經系統，但近年的研究顯示麩胺酸也可以是一種訊息傳導分子，廣泛地影響植物的生長與發育。研究團隊以模式植物阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)為材料，探討植物接觸外源性麩胺酸後所產生的生理與分子反應。
研究發現，當植物接觸到外源性麩胺酸時，會迅速誘導防禦基因，同時抑制光合作用基因的表現。更進一步看，麩胺酸所誘導的防禦反應，可以增進植物的抗病性。因此，外源性麩胺酸可能被植物感知為一種「危險訊號」，透過活化植物防禦荷爾蒙水楊酸、茉莉酸及乙烯所調控基因的表現，強化植物的免疫反應。
除免疫反應之外，麩胺酸也會促進根毛發育。研究指出，阿拉伯芥會透過根尖來感應外源性麩胺酸以促進根毛伸長，其作用的分子機制與根毛發育關鍵轉錄因子RHD6及其下游調控網絡有關。進一步的遺傳分析顯示，麩胺酸誘導的根毛伸長與乙烯的訊息傳導密切相關。因此，麩胺酸可能以其訊號分子的功能，透過乙烯的訊息傳導，調控RHD6及其下游的調控網絡，進而促進根毛的生長。