菟絲子（dodder）如何與宿主同時開花？

 

掛滿菟絲子的植物。圖片來源：維基百科。

俗稱巫師的網、惡魔的頭髮或絞殺草的菟絲子（dodder）屬於菟絲子屬（Cuscuta），過去被分類到葫蘆科，近年來則被分類到旋花科。全世界菟絲子屬的植物共約200種，而且全部都是寄生植物。菟絲子沒有根、完全或幾乎沒有葉片，也沒有葉綠體，植株以吸器（haustorium）侵入寄主植物的韌皮部吸取養分。該屬遍布世界各地的溫帶和熱帶地區，亞熱帶和熱帶地區的物種多樣性最高，溫帶則僅有少數幾種。

過去的觀察發現，菟絲子會在寄主植物開花時也同時開花；這讓它們不僅可以接受被寄主植物吸引過來的媒介昆蟲同時授粉，同時也可以充分利用宿主植物在授粉後大量合成的養分來滋養自己的種子。由於一般植物是以葉片來偵測光週期，從而合成一個稱為FT（FLOWERING LOCUS T）的蛋白質，再以維管束運送到其他部位來調節開花，對於葉片退化到幾乎或完全沒有葉片的菟絲子，到底是怎麼偵測到光週期並合成FT，就令人感到非常好奇了。

德國普朗克研究所的研究團隊猜想，會不會菟絲子是「偷聽」寄主植物的信息，來讓自己與寄主植物同時開花呢？畢竟過去對澳洲菟絲子（Cuscuta australis）的基因體研究發現，澳洲菟絲子的許多與調節開花相關的基因都已如付闕如。為了要測試他們的猜想是否正確，首先研究團隊讓澳洲菟絲子感染突變種寄主植物。這寄主植物因為FT基因有突變，所以開花的時間與野生種不同；結果寄生在它上面的澳洲菟絲子，開花的時間也與野生種不同，但與突變種寄主植物相同。

接著，研究團隊想看看菟絲子是否借用了寄主植物的FT蛋白。於是他們把寄主的FT基因連結上綠色螢光蛋白（GFP）的基因，如此一來所產生的FT蛋白就會發出綠色螢光；如果菟絲子借用了寄主植物的FT蛋白，就會在菟絲子體內看到綠色螢光標記。結果發現，綠色螢光標記真的跑到澳洲菟絲子體內了。

這兩個實驗證實，澳洲菟絲子（或許是所有的菟絲子）藉由直接使用宿主植物的FT蛋白來調節自己的開花時間。從最簡單的寄生生物噬菌體到高等寄生生物菟絲子，我們都可以看到寄生生物直接利用宿主蛋白的例子，實在是非常有趣。

參考文獻：

Shen, G., Liu, N., Zhang, J., Xu, Y., Baldwin, I. T., Wu, J. Cuscuta australis (dodder) parasite eavesdrops on the host plants’ FT signals to flower. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020 DOI: 10.1073/pnas.2009445117