利用定量多肽體學策略發現了自番茄PR-1蛋白所產生的多肽可調控植物的免疫訊息傳遞

即使是化學農藥發達的今天，全球每年三分之一農作物仍因病蟲害而損失。然而，植物病蟲害對於化學農藥適應力越來越強使得農藥的效力變弱，加上農藥對於環境生態以及健康的問題也越來越被重視造成使用受到限制，這導致病蟲害的問題越來越難以用傳統化學農藥的方法作為主要解決的途徑。為了環境永續，必須找尋對環境友善之策略。在本研究中、我們結合了本實驗室獨立所研發之高靈敏分子鑑定技術結合新式資料庫搜尋方法解決分析植物訊息多肽的困難並發現了植物系統性開啟免疫系統的關鍵多肽。此多肽是從植物內一個重要的免疫指標但功能未知的蛋白質PR-1所產生，我們稱其為CAPE1 (CAP-derived peptide 1)。此多肽在在蕃茄上被證明出可以系統性的預啟動植物的多道防禦機制以預防病蟲害的入侵，並且使用的濃度僅為100nM (~10-4 ppm)。我們的研究了解了當植物會因為蟲咬受傷而產生CAPE1，而CAPE1可依序啟動茉莉酸以及水楊酸的合成通知未受傷的植物組織提前啟動防禦反應阻止病蟲害的擴散。本篇利用基因微陣列以及代謝體分析技術上也證實了這個論點。這是第一個報導可全面性地觀察植物啟動防禦多肽進行細胞溝通的技術，我們並證明了第一個在植物發現的抗蟲多肽Systemin是專一地和我們所研究的CAPE1因植物受傷所產生。除了番茄之外，其他植物也被預測存在高保留度之CAPE1序列，我們合成模式植物阿拉伯芥上的CAPE1多肽也證實具有增強植物抗病之能力。此研究在學術貢獻上除了提供一個新策略幫助科學家鑑定植物內重要的訊息傳導多肽外，並對於未知功能蛋白PR-1有了新定義以及提出利用多肽幫助植物對抗病蟲害反應的新策略。
陳逸然

陳盈嵐、李季穎、鄭凱丹、張瑋宏、黃榮南、南洪吉、陳逸然 (2014) Plant Cell, 26(10): 4135–4148