花椰菜（cauliflower）為什麼長這樣，案情並不簡單

 

圖片來源：維基百科

發源於地中海區域的花椰菜（cauliflower，Brassica oleracea L. var. botrytis）是甘藍家族中唯二專門產生可吃的花的蔬菜（另一個是青花菜）。雖然對台灣人來說，可能比較熟悉的就是花椰菜而不是青花菜（broccoli），但是在歷史上，青花菜是老大哥，花椰菜是小老弟。甘藍家族大約在公元前六世紀被希臘人馴化，青花菜在羅馬帝國時期已經出現；而花椰菜的出現，還要再等個幾百年。

雖然花椰菜可能是青花菜的白化種，但是兩種菜的採收時機並不相同。花椰菜要在花苞與花梗尚未分化之前就採下，而青花菜則是取食它的花莖與花蕾球，所以要等到花苞出現才能採收喔！仔細用放大鏡來看，就可以看到青花菜有很完整的花苞構造，但是花椰菜並沒有。也因為這樣，英文都是用「curd」這個字來形容花椰菜的「花球」。

由於大家在挑選花椰菜時，總是會挑選花球構造緊密的，所以能長出緊密花球的品系，當然就是農夫的心頭好。最近有一個大規模的花椰菜基因研究就發現，原來決定花椰菜的花球形狀的基因，不是一個、也不是兩個、而是三個。

中國的研究團隊，建立了一個包括971個不同花椰菜及其近親種的全面性基因體變異圖譜。他們使用了69,275個分子標誌（SNPs）來建構花椰菜及其近親種的最大概似（ML）樹，從而探討了不同花椰菜亞種之間的演化關係。

研究團隊發現，對於花球形成，有三個MADS-box基因（CAULIFLOWER1、CAL2和FRUITFULL）扮演了重要的角色，對花球的形成有正向的影響。其中CAULIFLOWER1 (CAL1) 和 CAL2與阿拉伯芥（Arabidopsis）的APETALA1 (AP1) 有相似的功能：調控花序的形成。在花椰菜中，CAL1 和 CAL2 被認為是促使花序形成花球而不是正常花朵的關鍵因素。它們影響花序分生組織（inflorescence meristem），導致其形成緊湊的、未開花的花球結構。而FUL2 在阿拉伯芥中控制花序分生組織的停止生長和壽命。在花椰菜中，FUL2 的作用類似，它調控花序分生組織的發育，從而影響花球的形成和成熟。研究團隊發現，FUL2 的表現產生變異時，可能會進一步影響花球的密度和大小，這對花椰菜的品質和產量具有直接影響。

除了這三個基因，研究團隊還發現了另外的10個基因與花椰菜的形態學和生物學特性顯著相關。其中BOB06G135460是一個RING型鋅指蛋白，與莖高（SH）的調控有關，且在植物莖部發育的不同階段表現量不同。同樣與莖高相關的基因還有BOB04G169050。另外BOB03G039150 和 BOB03G039160與花球直徑（CD）有關；與花球高度（CH）相關的基因則有BOB04G016240、BOB08G004150 和 BOB04G016250；與抗病抗蟲相關的基因則有BOB03G053850與BOB09G004730；與花椰菜的品質相關的則有BOB02G184480；最後BOB03G161490則與花球分支的顏色有關。

總而言之，這個研究不僅增進了我們對花椰菜基因體的理解，還為花椰菜的育種提供了寶貴的資源，揭示了其演化歷史和複雜的基因調控網絡。

參考文獻：

Chen, R., Chen, K., Yao, X. et al. Genomic analyses reveal the stepwise domestication and genetic mechanism of curd biogenesis in cauliflower. Nat Genet (2024). https://doi.org/10.1038/s41588-024-01744-4