細菌製「植物OK繃」：加速植物傷口癒合與再生的新突破

想像一下，你的植物受傷了，就像人類受傷需要OK繃一樣，現在有一種神奇的「植物OK繃」能幫助它們快速痊癒。研究人員發現，由細菌產生的純纖維素可以充當植物的繃帶，顯著促進植物的傷口癒合與再生。這一發現於2月12日發表在《科學進展》（Science Advances）期刊上，對農業和植物研究具有潛在的重要意義。

與動物不同，植物無法逃避危險，只能依靠其卓越的再生能力。細菌纖維素因其生物相容性、可生物降解性和高保水性，早已在人類醫學中用於治療傷口和燒傷，如今發現它對植物的癒合也有很大幫助。

植物生物學家Núria Sánchez Coll及其團隊原本是在測試嵌入銀奈米粒子的細菌纖維素貼片，以預防受傷植物的感染。但他們很快注意到，使用這些貼片處理的傷口癒合得更快更好。巴塞隆納農業基因組學研究中心的Sánchez Coll表示：「這讓我們對找出這個過程的分子原因產生了興趣。」

為了測試這些貼片作為癒合工具的有效性，科學家們在兩種常見的實驗室植物——本氏煙草（Nicotiana benthamiana）和阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）的葉子上做了小切口，並在一半的傷口上貼上了這種「OK繃」。一周後，超過80%的處理傷口完全癒合，而未處理的傷口癒合率不到20%。顯微鏡分析顯示，處理過的傷口組織看起來很健康，而未處理的傷口則有受損和脫水的跡象。

研究團隊還發現，這些貼片能顯著促進植物再生，尤其是在克隆實驗中。許多植物通過營養繁殖進行無性繁殖，這是一種在研究和農業中常用的方法，從另一株植物的一部分培育出基因相同的新植物。當在培養皿中的插條上添加細菌纖維素貼片時，植物再生速度更快，比未處理的插條更快長出根和葉。有趣的是，由植物產生的纖維素製成的貼片並沒有同樣的效果。

化學分析顯示，細菌纖維素中含有植物激素，可能是由負責合成它的細菌產生的。細菌與植物共同進化了數百萬年，產生的激素會影響植物的行為以利於自身。研究人員驚訝地發現，儘管之前對貼片進行了滅菌處理以避免污染，但這些激素仍然完好無損。Sánchez Coll說：「我們認為纖維素基質非常緻密，能夠保存這些具有生物活性的激素。」

在基因層面上，細菌纖維素誘導的癒合過程似乎與植物正常的傷口修復不同。細菌纖維素觸發了一組不同的基因，關閉了一些通常與癒合相關的基因，同時激活了一些與感染防禦相關的基因。研究人員認為，這種改變的反應是由多種因素共同作用的結果：傷口本身、細菌激素的存在以及植物將細菌纖維素視為異物的反應，這可能引發了一種防禦機制。

巴塞隆納材料科學研究所的材料科學家Anna Roig表示，雖然細菌纖維素已在人類醫學中廣泛應用，但這是首次發現它具有內在的生物活性。西班牙巴倫西亞植物分子與細胞生物學研究所的植物科學家Javier Agustí也認為這項研究具有巨大的生物技術潛力，他說：「我非常想知道它在真正的農作物上效果如何。」

儘管這項研究仍處於早期階段，但Sánchez Coll表示，這些發現確實暗示了在農業中的潛在應用，例如促進嫁接、保存剪下的植物材料或在實驗室中用作生長基質。其他研究團隊已經在分子層面研究這些發現，試圖確定它們是否適用於其他尚未完全了解的再生過程。

例如，在培養皿中，使用細菌纖維素貼片處理的植物插條（底部）生長旺盛。與使用植物源纖維素貼片處理的插條（右上）和未處理的插條（左）相比，它們更快地長出了根。

文章作者Javier Barbuzano 發佈時間：5小時前

圖片提供：Montserrat Capellades, Alejandro Alonso-Díaz and Ángel Sánchez/CRAG