[郭志鴻] 聖誕紅植物菌質體之基因體學研究揭示效應因子與分枝性狀
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圖像摘要：針對一株聖誕紅分支誘導性植物菌質體進行全基因體分析，鑑定出兩個 SAP11 同源效應因子，並透過在圓葉菸草之暫時表現實驗，驗證兩者皆可誘導植物分枝。
植物菌質體是一群由昆蟲傳播的植物病原菌，會分泌效應蛋白改變宿主植物的發育，誘發矮化、簇葉、枝條增生、花器葉化等病徵，造成農業損失。然而，對於觀賞植物聖誕紅而言，植物菌質體感染所誘發的矮化及多分枝性狀，反而成為提升觀賞價值與扦插繁殖效率的重要特性。因此，目前主流聖誕紅品種多帶有植物菌質體。不過這些由植物菌質體誘發的性狀，在商業生產上仍有不穩定的問題，且其中的分子機制也未知。
為釐清此一現象，中研院植微所郭志鴻研究員與臺大植微系洪挺軒教授合作，在溫室實驗中比較各聖誕紅品種的性狀，並挑選分支性最高的「粉紅公主」（Princettia Pink）進行定序。在基因體學分析的部分，團隊完成第一株聖誕紅分支誘導性植物菌質體之全基因體定序，並進一步探討其可能參與調控宿主發育的效應因子。
研究結果顯示，此菌株 ‘Candidatus Phytoplasma pruni’ PR2021 帶有兩個 SAP11 同源基因，但並無其他已知的植物菌質體效應蛋白基因。SAP11 為可誘發植物分枝的效應蛋白，但前人研究並未確立此效應蛋白家族在聖誕紅系統中的功能性角色。分子演化分析結果發現，這兩個同源基因具有不同的演化背景，其中一個位於潛在移動單元內，與遠緣菌株中的 SAP11 高度相似，可能由水平基因轉移而來，另一個則位於染色體其他區域，可能由垂直遺傳而來，且基因序列及蛋白結構和已被研究的SAP11有相當差異。透過在圓葉菸草中的暫時表現，研究團隊證實這兩個同源蛋白皆可獨立誘導植物分枝，顯示即使在序列明顯分化的情況下，其功能仍具保守性。此成果在實驗上建立了聖誕紅分枝性狀與特定植物菌質體效應因子之間的關聯。
整體而言，本研究釐清了一個長期被應用於園藝生產但缺乏分子解釋的現象，並提供植物菌質體調控宿主發育的功能性證據。這些結果有助於理解效應因子的演化與作用機制，並為未來發展不依賴植物菌質體感染、以分子或育種方式調控植物株型的策略奠定基礎。
本研究奠基於第一作者裴慎謙的碩士論文，並由第二作者李念璞負責效應蛋白之功能驗證實驗。兩名學生皆由洪挺軒教授及郭志鴻研究員共同指導，聖誕紅材料與栽培管理由農業部桃園區農業改良場樹林分場李婷婷助理研究員及楊雅淨副研究員協助，經費由中央研究院與國家科學及技術委員會支持。論文已發表於由英國微生物學學會（Microbiology Society）所發行之國際期刊《微生物基因體學》（Microbial Genomics）。
Pei SC, Li NP, Li TT, Yang YC, Hung TH*, Kuo CH* (2026) Comparative genomics of a poinsettia-associated phytoplasma and functional validation of its SAP11-homologous effectors that induce plant branching. Microbial Genomics 12:001675.