老葉的植物王國

  軟質種（左）與硬粒種（右） 圖片來源： Nat. Comm. 你知道玉米有所謂的硬粒種（flint）與軟質種（dent）嗎？ 我們吃玉米，其實主要是吃玉米的胚乳（endosperm）。胚乳含有三套染色體，負責提供植物的胚在發芽時所需要的養分。依照胚乳的特性玉米可以分為硬粒種、爆裂種（popcorn）、甜質種（sweet）、軟質種、蠟質種（flour）等。 有些人以為，胚乳之所以有不同的性質，是因為裡面的澱粉。但是科學家發現，硬粒種的種子外圍有一層硬而透明的胚乳（vitreous endosperm），這使得硬粒種的種子比較硬、質地更密。這層硬的胚乳主要是由於該部分內的澱粉顆粒和蛋白質體（protein bodies）更加緊密地結合，形成了更硬的質地。 軟質種則以其在成熟時種子頂部凹陷的特徵而聞名（所以英文用了「dent」這個字），這是因為其種子中心含有較多的軟質澱粉（starchy endosperm），在乾燥過程中容易收縮，形成特有的凹陷形狀。軟質種的種子內部結構相對較為鬆散，使得其在加工時更適合於濕磨工藝。 但是，究竟是什麼原因，讓硬質種與軟質種有這麼大的不同呢？最近中國的研究發現，竟然只需要「一個」基因就可以讓玉米變身！ 研究團隊發現，只需要叫做 ARFTF17 的基因發生突變，就可以造成玉米種子從軟質種轉變為硬質種。 ARFTF17 基因會產生一個轉錄因子，這個轉錄因子在果皮（pericarp）的發育中發揮著關鍵作用。研究顯示， ARFTF17 與另一個轉錄因子 MYB40 相互作用，共同調控了一系列下游基因的表現，這些基因與玉米種子的形態特徵和內含物的合成有關。 這些基因包括： 1. PIN1 ：這是一個關鍵的生長素（auxin）運輸蛋白，影響生長素的分布和累積。在 ARFTF17 發生突變時， PIN1 的表現降低，導致生長素含量減少，從而影響到果皮的發育和種子的形態建構。 2. CHS （Chalcone Synthase）：是黃酮類生物合成途徑中的一個關鍵酵素，負責黃烷酮的合成，是黃酮類化合物生物合成的第一步。當 ARFTF17 發生突變，由於 ARFTF17 的調控作用減弱， MYB40 的活性增加，從而促進了 CHS 等黃酮類生物合成基因的表現，增強了黃酮類化合物的合成。 3. DFR （Dihydroflavon...