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    寄生花 (Sapria himalayana) 圖片來源:維基百科

    寄生花流失大量正常植物基因仍可開花 或與千萬年來竊取宿主基因有關

    上周刊於 Current Biology 的哈佛研究指,成功排序出至今最完整寄生花 (Sapria himalayana) 的基因組,並發現該個物種竟然在多年演化中流失了 44% 開花植物的基因,而該物種從古老和現代宿主「竊取」的基因亦異常的多。研究讓學者更了解有花植物的基因組可改變多少後,仍保留正常開花功能。

    內寄生 (endoparasite) 植物寄生花遍佈於東南亞高原地區,需要寄生於宿主植物,以獲取水份、養份甚至是光合作用的產出,然後長出約 20 厘米闊的花;其近親阿諾德大花草 (Rafflesia arnoldii) 又稱霸王花,則是人類已知有開出最大朵花的植物,其花直徑可長達 1 米。過去學界對這些大花草屬植物不甚了解,因為牠們均無根無莖,而且缺乏進行光合作用的機制,在開花期過後,更會崩塌成一團類似燒焦的黑色黏稠物質。

    團隊發現,寄生花基因組中流失了大多數開花植物中的 44% 基因,基因流失程度是其他植物寄生物的四倍以上。寄生花流失的基因包括負責光合作用的關鍵基因。

    團隊比較了寄生花和其他寄生植物,發現牠們均在多年來流失了許多相同類型的基因,並出現趨同演化 (convergent evolution) ;趨同演化是指不具近緣關係的生物長期生活在相同或相似的環境中,因應需要而發展出相同功能器官的現象。

    團隊亦鑑定出數十個通過基因水平轉移 (horizontal gene transfer) 進入寄生花基因組的基因。這些基因不是傳統的親子遺傳得來,而是寄生花從其宿主竊取該些基因。

    領導研究的哈佛大學有機和演化生物學教授 Charles Davis 形容,在許多方面大花草屬植物至今仍然存在是個奇蹟。牠們至今已寄生在其他植物有數千萬年,但同時拋棄了許多人類認為是典型植物的東西,是所有開花植物中最有魅力、最奇怪的。

    來源:
    Phys.org, Genetic sequence for parasitic flowering plant Sapria, 22 January 2021

    報告:
    Can, L.M., Arnold, B.J., Zi, Z.X. & et al. (2021). Deeply Altered Genome Architecture in the Endoparasitic Flowering Plant Sapria himalayana Griff. (Rafflesiaceae). Current Biology. DOI: 10.1016/j.cub.2020.12.045

    文/Alan Chiu

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