老葉的植物王國

  被子植物。By Alexandre R. Zuntini and colleagues - Zuntini, Alexandre R . (24 April 2024). "Phylogenomics and the rise of the angiosperms". Nature. DOI:10.1038/s41586-024-07324-0. ISSN 0028-0836., CC BY 4.0,  不同植物的基因體大小差別非常大，可以相差到2400倍喔！ 到底基因體比較大還是比較小有好處呢？ 最近的研究，有了一些有趣的結果～ 看文章

  無花果。圖片來源： Woodlot , CC BY 3.0,  無花果 （Ficus carica L.） 是人類最早開始栽培的水果之一，已有超過12,000 年的歷史。最近的研究，解析了無花果的基因體，並揭開了它在果實成熟與環境適應方面的基因調控機制。 有趣的是，一樣是二倍體，無花果是由兩套很不一樣的基因體組成的「混蛋」喔！ 看文章

  圖片來源： Nature 體型大的生物不一定基因體就大。像上圖這種植物，它的基因體是目前所知最大的，但是它的體型很小。 不過，最近有科學家提出：基因體大的生物可能比較容易絕種！真的嗎？ 看文章

釀酒葡萄。圖片來源： Wiki 雖然玉米是全世界產量第一的作物，但要說最有價值的作物，葡萄絕對是當之無愧的！只要想到 2017年最貴的葡萄酒 價格超過台幣48萬，我想大家都會同意這句話：葡萄是最有價值的作物。全世界有八百萬公頃的土地用來種植葡萄，大部份都用來釀酒，只有少部份用來製作葡萄乾與提供鮮食。 原產於歐洲與中亞的葡萄大約在六千到八千年前於近東馴化，接著向歐洲大陸傳播；數千年來，透過雜交與無性繁殖（扦插與嫁接），全世界已有超過一萬個品系；在美國農業部（USDA）的種源庫中，也存有大約一千個品系。但是這些品系，有些是同系異名、有些只有極少的資訊。為了釐清它們之間的關係以減少混淆，同時方便未來育種選拔使用，研究團隊挑選了9,000個葡萄的單核苷酸多型性（SNP，single nucleotide polymorphism）位址組成陣列（array），用來進行全基因組關聯性（GWA，genome-wide association）分析。 美國農業部的種源庫中共有950個栽培品系葡萄（ Vitis vinifera subsp. vinifera ）與59個野生品系葡萄（ Vitis vinifera subsp. sylvestris ）。950個栽培品系葡萄中，451個為鮮食品系、469個為釀酒品系，另有30個屬於未知品系。 分析發現，在這一千多個品系中，551個可在種源庫裡找到它的複製體（clone）；最誇張的一個品系（皮諾 Pinot），在種源庫中有另外16個！扣掉這些複製體，種源庫中的栽培品系葡萄只有583種；而其中有399個在種源庫中沒有重複。除了複製體之外，分析的結果也發現，74.8%的品系與至少一個品系有親緣關係；有些是親子、有些是兄弟姊妹。 栽培品系的葡萄，其基因多樣性比野生品系的葡萄低；當然這是意料中的結果，所以並不會太驚訝。西方的栽培品系葡萄與西方野生品系葡萄親緣較近，進一步確認了史料上提到的：葡萄在2,800年前傳入歐洲後，曾與歐洲本地的野生品系葡萄雜交。而傳到歐洲的栽培品系葡萄並不是西方栽培品系，而是東方栽培品系；這也在這次的分析中，發現西方栽培種並沒有與歐洲野生品系葡萄發生雜交的證據來進一步確認。 所有種源庫中的葡萄，有最多複製體的是皮諾品系；而擁有最多直系親緣關係的品系則是佔美娜（Traminer），進一步確認...

荷荷芭。圖片來源： 維基百科 原產於美國西南部的荷荷芭（jojoba， Simmondsia chinensis ）一般大約可生長到1-2公尺高，少數可長到三公尺高，雌雄異株。種子富含液態蠟狀油脂，是植物中唯一產蠟的。所生產的荷荷芭油，性質類似於抹香鯨油。印地安人使用荷荷芭油來潤膚。 最近一個國際研究團隊完成了它的基因體定序。研究團隊認為，荷荷芭可以在種子內儲存超過六成的油脂，其中有九成五是蠟質，這顯示了這種植物不凡的性質，對它進行定序應該可以獲取不少有用的資訊。 荷荷芭的基因體大約有八億八千七百萬鹼基對，共含有兩萬三千四百九十個基因，包含了十三對染色體。分析顯示荷荷芭基因相當古老，重組的基因並不多。它的兩萬三千多個基因其中的一萬八千四百七十一個可歸類到一萬兩千四百八十六群中，而這些基因群裡面有八成（九千八百七十六群）可在擬南芥、甜菜、蓖麻等植物中找到。基因中有大約七成是轉位子（transposable element）。 參考文獻： Drew Sturtevant et al. 2020. The genome of jojoba ( Simmondsia chinensis ): A taxonomically isolated species that directs wax ester accumulation in its seeds. Science Advances 6 (11): eaay3240; doi: 10.1126/sciadv.aay3240

小毛氈苔。圖片來源： 維基百科 絕大部分的植物都是進行光合作用產生養分、從土壤與空氣中吸取其他的營養素，成為其他動物的食物。 但食蟲植物（carnivorous plants）卻反其道而行，它們大都生活在貧瘠的環境中，靠著捕捉路過的小動物為食。這些食蟲植物捕蟲的方式多樣：如小毛氈苔（ Drosera spatulata ）以分泌黏液的腺毛黏住昆蟲、捕蠅草（ Dionaea muscipula ）的捕蟲夾內側有感覺毛，在感應到昆蟲進入後便很快地關閉，將昆蟲困住後再慢慢消化、而囊泡貉藻（ Aldrovanda vesiculosa ）也具有類似捕蠅草的捕蟲夾，能困住路過的小型無脊椎動物並將之消化、豬籠草（ Nepenthes ）則以捕蟲籠來捕捉與消化昆蟲等小動物、貍藻（ Utricularia ）則具有捕蟲囊，當小蟲靠近捕蟲囊時，會因為碰觸到外面的剛毛狀分支附屬物，驅動狸藻的捕蟲囊收縮，將小蟲吸進去。 囊泡貉藻。圖片來源： 維基百科 最近德國的研究團隊定序了囊泡貉藻、捕蠅草、小毛氈苔，並比較它們的基因體後發現，這三種食蟲植物的基因體，竟然有些相似之處！它們的共同點包括了：這些食蟲植物的基因數，在植物界中都算是少的。大部分的植物的基因體都有三萬到四萬個基因，但小毛氈苔只有18,111個，捕蠅草只有21,135個，而囊泡貉藻的基因數最多，但也只有兩萬五千多個（25,123）基因而已。 捕蠅草。圖片來源： 維基百科 另一個相同之處是：這些食蟲植物都把部分根的基因轉來表現在它們的捕蟲器官上。為什麼會這樣，或許是因為它們都生活在缺乏養分的環境中，所以不大需要表現許多根的基因來調節養分的吸收與運送？三者之中的囊泡貉藻根本連根的構造都沒有，或許是這樣，所以根的基因就被移作他用了。 當然這篇論文只是許多工作的開始。相信進一步進行更多序列的分析，可以得到更多有趣的結果；筆者也很好奇，如果再多定序幾種食蟲植物（如本文中提到的豬籠草與貍藻）來進行比較，是否也會有相同的結論呢？讓我們期待這個研究團隊在未來能跟我們分享更多的成果吧！ 參考文獻： Gergo Palfalvi, Thomas Hackl, Niklas Terhoeven, Tomoko F. Shibata, Tomoaki Nishiyama, Markus Ankenbrand...

棉花是主要的植物纖維作物，但它的價值不只是供應纖維而已。棉花的纖維可以做衣料、種子可以搾油、油粕可以做飼料。在美國，95%種植「美國棉」（高地棉，Upland cotton， Gossypium hirsutum ），5%種植海島棉（在美國被稱為American Pima， G. barbadense ）。 為了更瞭解棉花，由美國幾個研究團隊共同努力定序了高地棉、海島棉，還有夏威夷棉（ G. tomentosum ）、達爾文棉（ G. darwinii ）以及 G. mustelinum 等三種野生棉花，並比較它們的基因體。 夏威夷棉。圖片來源： 維基百科 達爾文棉。圖片來源： 維基百科 比較的結果讓研究團隊有些驚訝。研究團隊原本希望可以找到更多抗病抗蟲基因，但卻沒有什麼新發現。 雖然與棉花的性狀相關的基因上，研究團隊找到了一些不同的基因，但是許多地方還是相當相似、甚至有完全相同的部分，讓研究團隊以為是否不小心污染了樣本，所以把相同的基因體給定序了五次。妙的是，在田地裡可以很容易辨別出這些棉花的不同之處。 參考文獻： Z. Jeffrey Chen, Avinash Sreedasyam, Atsumi Ando, Qingxin Song, Luis M. De Santiago, Amanda M. Hulse-Kemp, Mingquan Ding, Wenxue Ye, Ryan C. Kirkbride, Jerry Jenkins, Christopher Plott, John Lovell, Yu-Ming Lin, Robert Vaughn, Bo Liu, Sheron Simpson, Brian E. Scheffler, Li Wen, Christopher A. Saski, Corrinne E. Grover, Guanjing Hu, Justin L. Conover, Joseph W. Carlson, Shengqiang Shu, Lori B. Boston, Melissa Williams, Daniel G. Peterson, Keith McGee, Don C. Jones, Jonathan F. Wendel, David M. Stelly, Jane Grim...