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像動物一樣，植物也容易受到細菌、病毒和真菌的感染。雖然動物擁有多種免疫細胞，在某些情況下還擁有相互連線的免疫系統，但植物必須依靠其他方法來對抗感染。霍華德·休斯醫學研究所最近的一份新聞公告列出了一系列令人興奮的植物防禦病原體攻擊的方法。我有幸與董欣年教授談論了她關於病原體防禦與生物節律之間相互作用的研究工作。
在探索植物擬南芥對霜黴病病原體的反應時，董博士的研究人員發現了 22 個基因，當這些基因突變成無功能形式時，會嚴重損害植物的抵抗力。透過更仔細地觀察這些基因，他們確定這些基因可以由生物節律調節器 CCA-1 控制。
生物節律是一個時間週期，它在一天中的不同時間開啟不同的植物過程。對於植物來說，有許多過程只在特定時間發生；花瓣開放、葉片移動和光合作用發生。病原體反應似乎也作為生物節律的一部分受到控制。透過觀察基因在一天中表達的變化，研究人員發現病原體反應基因在黎明時顯示出最高的表達水平。即使沒有病原體存在，也會出現這種表達模式。
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為了理解為什麼需要這種控制，研究人員更詳細地研究了病原體。霜黴病病原體（Hyaloperonospora arabidopsidis）只能在擬南芥植物上生存。病原體在夜間生長孢子，這些孢子隨著潮溼的露珠出現在葉子上。當露水在陽光下乾燥時，孢子就會釋放出來。透過建立一個在清晨開啟的防禦系統，植物正在預測霜黴病孢子的攻擊。
為了驗證這個假設，研究人員嘗試在黎明和黃昏時給植物接種病原體。早上感染的植物比晚上感染的植物抵抗力更強。透過預測病原體最有可能攻擊的時間，植物能夠提前增強自身的防禦能力。
在研究了生物節律如何控制植物防禦之後，董教授現在對攻擊性病原體如何影響生物鐘感興趣。在動物中，感染會使內部時間表偏離軌道，看看病原體對植物的內部時鐘有什麼影響會很有趣。
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參考文獻：Wang W, Barnaby JY, Tada Y, Li H, Tör M, Caldelari D, Lee DU, Fu XD, Dong X. Timing of plant immune responses by a central circadian regulator. Nature. 2011 Feb 3;470(7332):110-4. doi: 10.1038/nature09766.
非常感謝董教授討論她的工作。
來自霍華德·休斯醫學研究所的原始報道