跳至主要內容
3 · 第1學期植物生理學植物荷爾蒙

茉莉酸

Jasmonic Acid

難度 3 · 進階botanyimmunology

茉莉酸的訊號機制、化學生態學和與免疫的交叉是植物-環境互作研究的核心。

COI1-JAZ 的結構基礎
Sheard et al.(2010, Nature 468: 400)解析了 COI1-JA-Ile-JAZ1 三元複合體結構:COI1 的 LRR 頂部形成一個淺溝,JA-Ile 的 isoleucine 部分坐入 COI1 的疏水口袋,酮基和羧基與 Arg496 和 Tyr386 形成氫鍵。JAZ degron(Jas motif 的 α-helix)覆蓋在 JA-Ile 之上,完成三元複合體。inositol pentakisphosphate(InsP₅)作為結構性輔因子填充在 COI1 口袋底部。coronatine(細菌毒素)因缺乏 Ile 的 amide bond 旋轉限制而具有更強的結合力,解釋了其超級激動劑效果。

JAZ 蛋白的互作組
13 個 JAZ 家族成員形成一個巨大的交互網絡:除 MYC2/3/4 外,JAZ 也抑制 bHLH 轉錄因子(GL3, TT8 影響花青素)、MYB 轉錄因子(MYB21/24 影響花粉)和其他荷爾蒙的轉錄因子如 EIN3(乙烯)和 DELLA(GA)。Pauwels & Goossens(2011, Plant Cell 23: 3089)的綜述指出 JAZ 作為「transcription repressor hub」整合了 JA 與多重荷爾蒙和發育訊號。JAZ 蛋白的替代剪接產物(如 JAZ10.4 缺少 Jas motif)對 COI1 介導的降解具抗性,作為持久的抑制因子緩衝 JA 反應的強度。

植物揮發性與三營養層互作
受傷植物釋放的 herbivore-induced plant volatiles(HIPVs,如 (Z)-3-hexenal、linalool、β-ocimene)由 JA 訊號誘導,既可直接驅避害蟲,也可吸引天敵(寄生蜂 Cotesia spp.)。Kessler & Baldwin(2001, Science 291: 2141)在野生菸草中移除 JA 訊號或 trypsin inhibitor 後,田間草食動物取食量增加 >5 倍,證明 JA 防禦在自然環境中具有巨大的適應意義。Heil & Ton(2008, TIPS 13: 264)提出 priming 概念:鄰近植物接收 HIPV 後不直接啟動防禦,而是進入「警戒狀態」(priming),在真正受攻擊時反應更快更強。

JA-SA 拮抗的分子機制
NPR1 是 SA 訊號的核心正調控因子。SA 累積 → NPR1 從細胞質聚體(oligomer,由二硫鍵維持)轉變為單體 → 進入核與 TGA 轉錄因子互作 → 活化 PR 基因。同時,核內 NPR1 抑制 JA 反應基因(Spoel et al., 2003, Plant Cell 15: 760)。Pieterse et al.(2012, Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 28: 489)的系統性綜述闡述了 SA-JA 拮抗的生態意義——植物在面對不同類型的攻擊者時需做出「投資決策」(resource allocation),同時啟動兩條路徑會降低每條的效力。

文獻參考:Sheard, L.B. et al. (2010). Nature, 468, 400-405. / Kessler, A. & Baldwin, I.T. (2001). Science, 291, 2141-2144.

互動工具

動手玩玩看

用互動元件直接感受這個概念,比純文字快 10 倍搞懂。三個 tier 共用同一個工具。

這個和什麼有關