【生物新知】靠著一株植物,破解開花植物強勢的秘密

■有了無油樟的基因定序,就更能解釋開花植物攻佔陸地的原因了。

作者|Ewen Callaway
編譯|柯宗佑

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無油樟目前只分佈於新喀里多尼亞地區。

一億六千萬年前遍佈陸地的開花植物,其壽命最長的後代,便是有著凝脂花瓣的無油樟(Amborella trichopoda)了。最近,科學家替無油樟完成了基因定序,也隱隱揭開了開花植物能夠攻佔陸地的原因,當年對達爾文來說,這可是「謎中之謎」呢!

無油樟是相當有特色的植物。就分佈地區而言,無油樟只生長在南太平洋新喀里多尼亞(New Caledonia)地區的巨島(Grade Terre)之上,且分佈區域僅18處。就花朵構造而言,整朵花都包覆在花被(tepal)之中—所謂的花被,乃是介於花瓣的與花萼之間的構造。

再就分類學而言,無油樟自成一目、一科、一屬。據美國賓州大學植物演化學家克勞德.迪潘佛利斯(Claude dePamphilis)的說法,這種植物儼然是「鴨嘴獸等單孔目哺乳動物的翻版」。多虧迪潘佛利斯率領團隊替無油樟作基因定序,我們才能進一步了解開花植物。這次的研究成果,也發表在《Science》中。

比較無油樟及其他植物的基因,便能發現一件事:開花植物早期的祖先的基因都是複套,也就是所謂的多倍體(polyploidy)現象。許多開花植物都是多倍體,譬如馬鈴薯的染色體就是一組六套。迪潘佛利斯表示,在所有多倍體植物中,無油樟可說是始祖,這是他在2011年與研究團隊獲得的研究成果。

多倍體現象和開花植物種類有什麼關係呢?根據迪潘佛利斯的說法,由於多倍體植物每一組染色體不只一條,在演化過程中更有機會大玩排列組合,孕育新功能、新物種。

最初,開花植物與裸子植物(如松樹、柏樹)有著同樣的祖先,至於後來為何一分為二,且又衍生出種屬繁多的開花植物,透過無油樟的基因定序,科學家總算勾勒出一些輪廓了。

研究團隊發現,開花植物有四分之一的基因是裸子植物所沒有的,而另外四分之三則為兩者的共同祖先所有。透過無油樟基因分析,研究團隊也更了解開花植物特徵的意義,譬如種子構造、花香等。

對於開花植物靠複製染色體繁衍種屬的想法,溫哥華英屬哥倫比亞大學植物分子基因學者凱斯.亞當斯(Keith Adams)認為,這是「很有意思的假設,可惜無法驗證」。他還表示,研究其他植物的植物學家應該好好參考無油樟基因組,才能進一步分析其他植物的親緣關係。

事實上,迪潘佛利斯的研究團隊還分析了巨島上的無油樟種類,最後發現一共有四類。他說,或許很久以前,無油樟曾經分佈在新喀里多尼亞以外的地區,而人類目前的任務,就是要好好保育無油樟,維持其多樣性,因為「這種植物太特別了。」

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 研究出處:Shrub genome reveals secrets of flower power

譯者:柯宗佑 科教中心特約寫手,從事科普文章編譯。
責任編輯:Kerina Huang

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