研究成果

【植微系研究分享】百慕達草白葉病菌質體的基因體分析(林長平老師實驗室 卓舒婷)

2016-12-21 14:50:43

  百慕達草為一種常見的牧草以及運動場草皮用草,幾乎隨處可見,因為其生長型態的特性,常作為高消費性運動的高爾夫球場草皮主要草種。

  百慕達草白葉病 (Bermuda grass white leaf) 是由一種透過媒介昆蟲傳播的細菌性植物病原所導致的疾病,於1972年首先在台灣發表。受感染的植株會出現白葉、節間縮短等病徵,甚至是死亡。這類叫做「植物菌質體 (phytoplasma)」的病原菌擁有極小的細胞和僅僅數百個基因,但能夠感染的宿主範圍卻很廣。其生存區域侷限在宿主植物的韌皮部以及媒介昆蟲體內,截至目前為止仍然無法被在實驗室中純化培養,因此長期以來我們對於植物菌質體的研究一直面臨很大的困難。

  如今,透過次世代DNA定序的技術發展,讓我們有機會可以窺探這些神秘小細菌的葫蘆裡到底賣什麼藥。由前人研究中已經發現其他的植物菌質體物種至少可以產生三種會影響宿主生長發育的效應因子 (effector),這些分子量極小的蛋白質能透過植物菌質體的分泌系統進入宿主體內,並透過植物細胞與細胞間的原生質絲孔洞通往目標器官,造成植物宿主的花器葉化、矮株以及叢生枝條等顯眼的病徵。

  林老師實驗室目前已針對百慕達草白葉病菌質體進行全基因體定序並得到初步分析結果。根據基因功能的預測結果,我們選出13個可能為新型效應因子的基因,並進一步將這些基因轉殖到模式植物阿拉伯芥中表現,期望能觀察到轉殖植物表現出類似白葉等病徵,藉以找出百慕達草白葉病菌質體的決定性致病基因,讓我們對這類病原菌有更多的認識。


圖一、植物菌質體的演化樹。

 


圖二、受感染的百慕達草,出現白葉的病徵。

 


圖三、由電子顯微鏡所拍攝出的植物菌質體,聚集在靠近韌皮部篩板處。