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為虎作倀的NbRABG3f

病毒是一種構造簡單的生物,它們所攜帶的基因並不足以讓他們能夠獨立存活;也因此,究竟病毒能不能算做生物,一直都是有爭議的。畢竟,病毒不能在宿主體外生長、繁殖。

當病毒進入倒楣的宿主體內以後,它們會借用(或者說佔用)宿主的基因來幫忙他們執行繁殖所需要的功能。這些被借用的宿主的蛋白,有的會協助病毒複製,有些則會幫忙把病毒帶到其他的細胞,以擴大病毒感染的範圍...自己的家被壞人入侵已經夠慘了,沒想到這些蛋白質們竟然還「為虎作倀」!究竟要說這群蛋白質傻得可以,還是要說,病毒真是厲害呢?

竹嵌紋病毒(Bamboo Mosaic Virus,簡稱BaMV)也是這些超厲害家族的一員。它的基因體由單股RNA構成,總共只會產生五個蛋白質,但卻能在台灣感染相當多的竹子。根據1992年的研究發現,台灣的竹子曾一度有九成都被它感染呢!被感染的竹子會因為光合作用降低影響竹筍的產量,而受感染的竹筍也會因為纖維化形成「筍釘」,影響口感。

因此,在台灣BaMV受到相當的重視。不過,雖然在實驗室裡以基因槍(particle bombardment)可以成功的感染竹子的新芽,但由於目前在自然界中,究竟它如何傳播並不清楚,且以其他模式都無法成功感染竹子,加上竹子的生命週期很長;因此目前的研究都是以菸草為模式植物(model plant)來進行研究。

慈大生科鄭綺萍老師的研究團隊,最近在菸草中發現了一個稱為NbRABG3f的蛋白質。這個蛋白質在竹嵌紋病毒感染植物時,可能會將病毒帶到植物細胞內執行病毒複製的地方。

這個基因是怎麼找到的呢?綺萍老師的研究團隊經由與其他研究團隊的合作,比較受到竹嵌紋病毒感染與未受到感染的竹子的基因表現,從感染後一、三、五、七天的組織中選取表現量變異度較高的部分來選殖、定序之後,再由其中選出候選基因。

當初一共有五個基因片段進入候選,但是從真核生物裡面釣基因,絕對沒有「頭過身就過」這種事喔!釣上半年還在原地踏步也不是沒有發生過!筆者自己當年釣原核生物的基因就釣超久,而綺萍老師的研究生當年也是歷盡艱辛。由一開始的五個候選人中,最後剩下兩個,其中一個就是NbRABG3f。當初負責釣基因的同學,如今已經遠赴海外並即將為人母,不知道回想起那時的艱辛,是否有滄海桑田之感?

釣到基因,是否就可以休息了呢?才不是呢!接下來更有得忙!綺萍老師的研究團隊分析它的序列後認為,NbRABG3f可能是…

復活植物(resurrection plants)在農業上的應用

南非開普敦大學的 Jill Farrant 教授在TED上的演講,提到世界上約有175種植物,在遇到極度乾燥的狀況下能夠不死,而且當我們重新供給水給它們的時候,可以在兩天內活過來。

這些復活植物(resurrection plants)看來都是不能吃的植物,它們在農業上有什麼用呢?原來,這175種植物散佈在許多不同的科別中,如含生草(一名耶利哥薔薇 rose of Jericho、復活草,學名 Anastatica hierochuntica)是十字花科(Brassicaceae)的植物,許多重要的農作物都是十字花科的植物,若能經由研究含生草,進而使得十字花科的大白菜、高麗菜等植物可以抗乾旱,在旱澇交替的21世紀應該可以救不少人。

Farrant 教授的研究團隊發現,這些復活植物之所以能夠抵抗極度乾旱的狀態,是因為它們遇到極度乾旱時,能夠啟動一群基因--這群基因在一般的農作物裡,只有在種子成熟的後期,當種子開始脫水時才會啟動。由於一般農作物遇到極度乾旱時並不會啟動這些基因,因此它們就死了;而復活植物卻可以將這些基因啟動,讓植物在體內只剩下10-20%的水分狀況下,還能活下去。

Farrant教授希望能夠以基因工程的方式,讓一般農作物在遇到極度乾旱時,也可以啟動這些基因。要做到這點,需要把這些基因前面的啟動子(promoter)修改成可以被乾旱啟動的啟動子,或是將帶有可被乾旱啟動的啟動子的這些基因,放到農作物裡面去。

讓我們拭目以待!

見見三萬多年前的狹葉蠅子草(Silene stenophylla)

在西伯利亞,科學家們發現了一些被松鼠埋藏了三萬多年的種子。


它們是狹葉蠅子草的種子(學名:Silene stenophylla)。松鼠在洞穴裡埋了許許多多不同的植物種子。

成熟的種子,可能被松鼠咬壞了胚胎,無法發芽;但未成熟的種子仍完整。不過,這些種子畢竟還沒有成熟。雖然有些發芽了,卻無法長到開花結果。

最後,科學家們把種子裡面的部份組織取出培養,終於種出了這些古代的植物!它們發芽、茁壯,並在一年後結了種子。

與現代的狹葉蠅子草相比,三萬多年前的狹葉蠅子草,花的形狀有較大的不同。

科學家們認為,這個技術可以應用在許多已絕種的植物上--只要還找得到它們的種子的話。

參考資料:

2016/3/27. Trust me, I am a seed scientist.