微生物病害是植物生長的天敵，成功大學研究團隊，實驗發現植物的液胞膜上存在著秘密防禦機制-糖轉運蛋白SWEET2，可影響病源菌對根部的感染力，不僅是植物抗病的新武器，更可與有益微生物建立起共生機制，增加植物產能。
植物藉由光合作用製造生長所需的糖，會影響根部以外的微生物養分吸收。（圖片／情境照）
成功大學熱帶植物研究所郭瑋君助理教授指出，台灣處於亞熱帶，環境高溫多濕，有利微生物繁殖；以瓜苗、蔬菜苗來說，很容易感染根腐病，若遭感染將嚴重損害收成，不利農民收益。而噴灑農藥只會對環境造成汙染，仍無法改善根腐病。
微生物有養分 關鍵在糖
事實上，多年來植物科學家在概念上已知，植物藉由光合作用製造生長所需的糖，然而糖的運送過程中，一部份會分泌到根部以外，可能成為土壤病原菌感染植物時的養份來源，惡性循環，讓植物病害感染由根部發生，且難以治療。
因此研究團隊利用阿拉伯芥的突變株建立研究模式，發現植物的液胞膜（細胞糖的儲存室）上存在著秘密防禦機制-糖轉運蛋白SWEET2；SWEET2的功能在抑制或調控植物根細胞之液胞內糖的輸出，糖輸出太多時SWEET2回收的能力會加強，以管控根圈土壤糖的含量。
更重要的是，當阿拉伯芥根部被根腐病感染時，SWEET2基因可大量被表現，因此推論得知SWEET2功能提升時，可減少根圈糖的含量，增加植物對病菌感染的抵抗性。
染根腐病 菌孢子活力增
除此之外，研究團隊利用分子生物技術使SWEET2基因突變時—即沒有SWEET2轉運蛋白的植物，研究顯示，缺乏SWEET2的植物，其根部輸出糖的比例會明顯增加，進一步透過同位素追蹤得知，糖輸出比例會由原本的15% 提高為30~40%，同時發現當SWEET2突變株感染根腐病時，菌孢子著生能力增加，也從而推測根圈土壤不尋常的高糖比例，可能滋養了有害植物的病菌。
成大研究團隊證實植物根部糖輸出可影響病原菌對根部的感染力。（圖片／情境照）
那為何不一開始就抑制糖的輸出呢? 研究團隊也推測，植物之所以將糖分泌到根部以外，最初的目的是可能為了促進土壤中有益微生物的繁殖，好讓彼此生長均受益；而病原菌可能是在利用糖運送過程中「挾持」了部分的糖，正所謂「道高一尺，魔高一丈」。
然而，植物仍演化出聰明的對策，植物同時具備調控根部糖輸出的機制，SWEET2回收的能力會加強，以限制土壤的含糖量有助降低病原菌著生，也增加植物本身對病菌感染的抵抗性。
控糖機制 首例刊載國際期刊
這些創新研究成果論文已於8月刊載於植物科學高影響力The Plant Journal期刊。該團隊是全球第一個找到調控植物根部糖輸出機制，並提供遺傳證據，證實植物根部糖輸出可影響病原菌對根部的感染力。
郭瑋君助理教授強調，糖轉運蛋白SWEET2，可說是植物抗病的秘密武器。團隊的研究成果，可望開啟新的植物抗病機制研究，一旦了解糖輸出與有益或有害微生物互動的調控機制，或許可透過栽培方式或友善藥劑的使用，調節植物輸出糖分的活性，進而增進土壤內有益菌的生長，同時降低感染病菌的效果，以達到減少使用農藥最後目標。
