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二葉樹（Welwitschia）長壽的秘密

 

圖片來源：維基百科

二葉樹（Welwitschia）是一種CAM植物，生活在納米比亞與安哥拉的沙漠中。雖然從圖片中看起來好像是「一堆」葉子，但其實它終其一生只會長兩片葉子，只是那兩片葉子會不斷地生長（稱為indeterminate growth，無限生長）。也因此，二葉樹可以活非常久，據說可活千年！所以又有「千歲蘭」的名稱。

最近有研究團隊定序了二葉樹的基因體，發現二葉樹除了因為KNOX1與ARP基因的表現，造成葉片生長點轉為無限生長之外，二葉樹在八千六百萬年前發生過整個基因體重複的現象。這段時間當地的氣候變得非常的乾燥，可能正好是納米比亞沙漠形成的時刻，或許就是這氣候的轉變造成二葉樹的基因體重複。

基因體重複當然會讓植物本身的繁殖更耗能。研究團隊還觀察到，二葉樹有許多反轉位子（retrotransposon）。這些反轉位子隨後發生甲基化，被沉默掉了。

另一個有趣的發現是，研究團隊觀察到二葉樹因為基因重複而表現了更多的R2R3-MYB轉錄因子（R2R3-MYB transcription factor），包括了AtMYB11, AtMYB12, AtMYB111）。二葉樹裡面有多少個R2R3-MYB轉錄因子呢？十一個，而一般的陸生植物最多只有五個。這些轉錄因子與植物的生長有關，所以它們也有可能是為何二葉樹如此長壽的原因之一。

另外，研究團隊也發現二葉樹的抗逆境基因表現量比一般植物要高，包括了果膠（pectin）代謝、木質素合成、纖維素合成、多醣代謝等。

也就是說，從研究二葉樹的基因體發現，在演化的過程中，它變得更能抗逆境、生長的能力變得更好。

從1859年被發現到現在，二葉樹曾被稱為是「最有趣的植物」、「最醜的植物」、「最長壽的植物」，如今藉著分析它的基因體，我們瞭解了更多關於它的事！

參考文獻：

Wan, T., Liu, Z., Leitch, I.J. et al. The Welwitschia genome reveals a unique biology underpinning extreme longevity in deserts. Nat Commun 12, 4247 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24528-4

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