【豆類年專題】解讀綠豆的基因體密碼

綠豆(Vigna radiata,mungbean)(Photo credit: Earth100, CC BY-SA 3.0)
綠豆(Vigna radiata,mungbean)(Photo credit: Earth100, CC BY-SA 3.0)

撰文|黃貞祥

在炎夏,大家都愛喝清涼的綠豆湯消暑;綠豆粉加糖等做成綠豆糕也是受歡迎的甜點;綠豆提煉出的澱粉(直鏈澱粉),用來製作的綠豆粉絲(冬粉)、涼皮、涼粉等等,也都是常見食材。韓國及印度的科學家為綠豆定序了全基因體,有助瞭解豇豆屬豆類植物的演化。

綠豆(Vigna radiata,mungbean)是一種豆科、蝶形花亞科豇豆屬植物。綠豆原產印度、緬甸地區,可能是在6千至4千年前被馴化(acclimation)的。現在東亞各國普遍種植,非洲、歐洲、美國也少量種植,印度是最大種植國,而中國、緬甸等國是主要的綠豆出口國。

綠豆屬於喜熱,短日照作物;可以在春(4月下旬至5月上中旬)、夏(6月中、下旬)播種。生長周期約為70至110天。因為綠豆耐蔭性,同時綠豆根部的根瘤菌具有固氮作用,因此綠豆在實際種植過程中常常可以和其他作物套種,如玉米、穀物、芝麻等。 綠豆種子和莖被廣泛食用。乾綠豆呈綠黃色或暗綠色,堅硬有光澤,含有類黃酮、單寧、皂素、生物鹼、植物甾醇、香豆素、強心苷等物質。綠豆種子加水萌發成的豆芽是東亞、南亞烹調中常見的蔬菜。

綠豆芽含有豐富的維生素C,與綠豆相比,綠豆芽中的蛋白質分解成了人體更易吸收的胺基酸。 韓國首爾國立大學及印度國際半乾旱熱帶作物研究所等人完成了栽培綠豆(V. radiata var. radiata VC1973A)以及野生綠豆(V. radiata var. sublobata)的全基因體序列,他們比較了兩者基因體以瞭解綠豆的馴化。此研究結果發表在2014年的《自然通訊》(Nature Communications)。 豇豆屬還有其他重要的作物,例如曲毛豇豆(V. reflexo-pilosa var. glabra,créole bean)、吉豆(V. mungo,black gram)、赤小豆(V. umbellata, rice bean)、烏頭葉豇豆(V. aconitifolia,moth bean)和紅豆( V. angularis, adzuki bean),這些豇豆的基因體大小不等,從416 to 1,394 Mb都有。

為了瞭解它們的種化和演化關係,他們還利用了22種豇豆的轉綠體資訊及大豆的基因重建了豇豆的親緣演化樹。他們也同時定序了分佈於台灣、日本等地的豆科豇豆屬的捲毛豇豆四倍體 (Vigna reflexo-pilosa var. glabra),捲毛豇豆是綠豆的近親,他們發現四倍體是演化上近期產生的多倍體事件。 由於綠豆的種植大多是在發展中國家,因此遺傳學研究較為落後,他們希望能藉此基因體序列,協助農藝學家進行綠豆品種的改良。

原學術論文:Kang YJ, et al. Genome sequence of mungbean and insights into evolution within Vigna species. Nat Commun. 2014 Nov 11;5:5443. doi: 10.1038/ncomms6443.
參考資料:綠豆- 維基百科,自由的百科全書

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作者:黃貞祥 現任教於國立清華大學分子與細胞生物研究所暨生命科學系,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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