老葉的植物王國

  葉綠素c2。圖片來源： 維基百科 在大學學過光合作用的人都知道，高等陸生植物有兩種葉綠素：葉綠素 a 與葉綠素 b 。但是，海洋的藻類有葉綠素 c 。 葉綠素 a 與葉綠素 b 的最大吸收波長分別是430, 662與453, 642奈米。但是葉綠素 c 的最大吸收波長是447-452奈米。因此，與葉綠素 a 、 b 不一樣的是，葉綠素 c 是藍綠色的。它吸收的光為何會如此不同呢？原來是因為海水會吸收紅光，所以海中的植物不能像陸生植物一樣吸收紅光，必須去開發其他波長的光來進行光合作用。 因此，葉綠素 c 成為藻類的一個「特徵」，在鑑別植物樣品是不是藻類時，科學家們都會驗葉綠素 c 。 但是，葉綠素 c 是怎麼合成的？過去的研究，已經解開部分的謎題；最近美國加州大學的研究團隊，在研究一種褐藻（ Breviolum minutum ）時，發現了合成葉綠素 c 的基因。 研究團隊一開始其實是想瞭解與珊瑚蟲共存的藻類。他們想瞭解這些藻類如何進行光合作用，於是他們將這種藻類進行誘導突變，分離出顏色不一樣的突變株。其中一株，被他們稱為 lbr1 （lbr是less brown「不那麼褐」的意思）， lbr1 是淡黃色的，且無法進行光合自營生長，必須靠外加養分才能生存。 分析發現， lbr1 不能合成葉綠素 c 2 。透過對 lbr1 突變株轉錄組的定序分析，研究團隊發現了至少79個可識別的突變。其中一個單核苷酸的缺失導致了一個基因（ s6_3623 ）發生移碼突變。這個基因產生一個蛋白質，預測包含有定位到葉綠體的序列、葉綠素a/b結合域以及2-氧代戊二酸-Fe(II)雙加氧酶（2OGD）家族域。這些發現顯示，這個基因的突變與 lbr1 突變株缺乏葉綠素 c 生產的性狀直接相關。 想要瞭解一個基因的功能，最直接的就是把它放回去突變株，看看突變株會不會恢復正常。但是，因為目前還沒有辦法轉殖這種褐藻，研究團隊退而求其次，把它轉殖到煙草裡面。結果轉殖的煙草就開始生產一個新的色素，波長與葉綠素 c 2 一樣，於是研究團隊就把這個基因命名為葉綠素 c 合成酶（CHLOROPHYLL C SYNTHASE， CHLCS ）。 研究團隊還進一步研究了一下葉綠素 c 合成酶，發現它必須要在葉綠體裡面才能合成葉綠素 c 。如果把它的葉綠體定位序列破壞，它就不會出現在葉綠體...