生命科學院特色研究報導—植物科學研究所陳賢明助理教授 野生綠豆的抗蟲防禦機制

綠豆為一種常見的雜糧作物，常被加工作為食品，也是素食用者近幾年的主要蛋白質來源之一。綠豆在田間也因為其根部的固氮功能，時常被當作綠肥作物。然而，在田間環境中，作物時常會受到害蟲侵擾而減少單位面積產量。斜紋夜蛾幼蟲是一種廣食性的害蟲，主要啃咬植物葉片，造成光合作用效率低下。野生綠豆具有高度基因歧異度，因此，研究團隊期透過野生綠豆的轉錄體學及代謝體學，找到潛在能抗斜紋夜蛾的代謝物及基因，並透過育種或萃取等方法，降低田間防治的難度。

此研究與臺大生態學與演化生物學研究所副教授所李承叡及中研院代謝體學中心合作，分析野生綠豆的基因轉錄體及代謝體，找出較具抗性的野生綠豆，並推論出野生綠豆的抗蟲防禦機制。此外，研究亦發現在野生綠豆中，非生物和生物逆境耐受性之間的這種潛在權衡的可能性。並於2023年1月發表於Environmental and Experimental Botany。

在這篇研究中，研究團隊發現在澳洲的野生綠豆品系R1對斜紋夜蛾幼蟲的生長率抑制效果最強。在受到斜紋夜蛾幼蟲啃咬後，荷爾蒙茉莉酸會被誘導上升，並活化相關的防禦反應，促使下游代謝物類黃酮和揮發性氣體的產生，達到對抗害蟲的防禦反應。然而受到幼蟲啃咬後，R1與乾旱相關基因及代謝物的表現量顯著低於對斜紋夜蛾幼蟲不具抗性的品系S1。且乾旱逆境處理後，S1比R1更具有耐乾旱的特性。由此推論，野生綠豆在對抗生物性逆境及非生物逆境時可能會出現權衡效應。

在此除感謝科技部/國科會在經費上的贊助外，也承蒙臺大研發處的支持，得以在生科館945室設置「熱脫附氣相層析質譜儀及氣體收集室」，供跨院系與跨校間進行植物、昆蟲及菌類等的揮發性化合物的收集與分析。

研究成果全文：Inducible chemical defenses in wild mungbean confer resistance to Spodoptera litura and possibly at the expense of drought tolerance

圖片來源：Environmental and Experimental Botany；陳賢明實驗室提供