大王花（Rafflesia）的葉綠體（chloroplast）

 

圖片來源：維基百科

世界最大的幾種花之一的大王花（Rafflesia）是寄生植物。在還沒有開花以前要發現它的蹤跡很困難，因為它不具有根、莖、葉，只是寄生在葡萄科崖爬藤屬（Tetrastigma）植物上吸取養分。直到準備要開花時，它才會長出花苞。從花苞形成到開花約需九個月，花朵只開三天到一週就謝了。

這樣的植物，它的基因體與一般植物有什麼不同呢？在2014年有科學家研究了原產自菲律賓的大王花（Rafflesia lagascae）的基因體，發現它好像沒有葉綠體！這讓研究團隊感到非常的驚訝。畢竟葉綠體除了進行光合作用，氮同化作用也需要它。

最近的研究針對另一種大王花（Sapria himalayana）也發現，大王花真的失去非常多基因。與其他寄生植物相比，大王花失去的基因是最多的。接近一半（44%）的基因都被大王花給丟掉了，這是非常大量的基因剔除。菟絲子（Cuscuta）大約只丟掉了20%左右的基因，而獨腳金（Striga）也只丟掉了10%左右的基因而已。

或許就是丟掉這麼多基因，使得大王花失去了根、莖、葉等營養器官，讓它在還沒開花以前很難被發現。

但要說它真的沒有葉綠體嗎？在電子顯微鏡下又可以看到類似葉綠體的構造，只是似乎抽不出DNA。

但是丟掉了44%的基因，基因體真的有變小嗎？事實上，大王花的基因體跟人差不多大。當然，如果要跟一些真的很大的植物基因體相比，大王花可能還好而已。但是大王花雖然丟掉了很多基因，它也從其他生物偷來了一些基因，這些偷來的基因約佔它自己基因體的1.2%（主要來自它的宿主）。

除了偷來的基因，大王花的基因體中也充滿了轉位子（transposable element），大約占90%。這麼多的轉位子也讓基因定序充滿挑戰，不過感謝現代科技，還是完成了。但是這些充滿轉位子的區塊是否對植物有功能，也還需要進一步的研究。

參考文獻：

Molina, J., Hazzouri, K. M., Nickrent, D., Geisler, M., Meyer, R. S., Pentony, M. M., Flowers, J. M., Pelser, P., Barcelona, J., Inovejas, S. A., Uy, I., Yuan, W., Wilkins, O., Michel, C. I., Locklear, S., Concepcion, G. P., & Purugganan, M. D. (2014). Possible loss of the chloroplast genome in the parasitic flowering plant Rafflesia lagascae (Rafflesiaceae). Molecular biology and evolution, 31(4), 793–803. https://doi.org/10.1093/molbev/msu051

Liming Cai, Brian J. Arnold, Zhenxiang Xi, Danielle E. Khost, Niki Patel, Claire B. Hartmann, Sugumaran Manickam, Sawitree Sasirat, Lachezar A. Nikolov, Sarah Mathews, Timothy B. Sackton, Charles C. Davis, Deeply Altered Genome Architecture in the Endoparasitic Flowering Plant Sapria himalayana Griff. (Rafflesiaceae), Current Biology, Volume 31, Issue 5, 2021, Pages 1002-1011.e9, ISSN 0960-9822, https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.12.045.