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食蟲植物(Carnivorous plant)的基因體有共通之處

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, Dirk Becker, Frank Förster, Matthias Freund, Anda Iosip, Ines Kreuzer, Franziska Saul, Chiharu Kamida, Kenji Fukushima, Shuji Shigenobu, Yosuke Tamada, Lubomir Adamec, Yoshikazu Hoshi, Kunihiko Ueda, Traud Winkelmann, Jörg Fuchs, Ingo Schubert, Rainer Schwacke, Khaled Al-Rasheid, Jörg Schultz, Mitsuyasu Hasebe, Rainer Hedrich. Genomes of the Venus Flytrap and Close Relatives Unveil the Roots of Plant Carnivory. Current Biology, 2020; DOI: 10.1016/j.cub.2020.04.051

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