探索天門冬屬（Asparagus）性別分化與地理分布的秘密

 

剛長出來的蘆筍。圖片來源：維基百科

天門冬屬（Asparagus）下面有大約三百種，分布的範圍從非洲到歐、亞大陸都有。天門冬屬中最有名的當然就是蘆筍（Asparagus officinalis），是高級的食材。根據維基百科的記載，蘆筍通常是雌雄異株，但有時會有雌雄同株，果實對人類有毒。

埃及在公元前3000年就已經在食用蘆筍，據說奧古斯都皇帝為了準備伊比鳩魯盛宴，創造了「蘆筍艦隊」來快速運送它；也另有一說提到奧古斯都皇帝曾命令軍隊去找野生蘆筍[1]。現存最古老的食譜書，Apicius's 1st century AD De re coquinaria, Book III，裡面也有蘆筍的食譜。

最近的研究[2]探討了天門冬屬中雌雄異株（dioecy）的演化起源。研究團隊使用了色素體（plastid）基因體序列和化石時間校正來分析雌雄異株在天門冬屬中的年代和起源。結果顯示，雌雄異株在天門冬屬中可能起源於大約278萬到378萬年前，可能與非洲北部的古氣候震盪有關。研究團隊也討論了天門冬屬的物種多樣性和地理分布，以及這些特徵與雌雄異株起源的關聯。

在論文中使用的215種天門冬屬物種中，58種（約26.98%）被鑑定為雌雄異株且具有雌雄分花，142種（66.05%）為雌雄同花的雌雄同株，還有15種（6.97%）其性別系統和花的類型未知。

在58種雌雄異株的天門冬屬物種中，29種原生於中國，其中13種分布範圍更廣，從東歐延伸到印度、西伯利亞和東亞。其中7種在東亞出現，兩種為日本特有種（Asparagus kiusianus Makino 與 Asparagus pygmaeus Makino）。7種延伸至印度，但都不是特有種。其餘的雌雄異株物種分布在西亞、中亞和歐洲。某些物種在地中海盆地和其他地區有特定分布，展現了天門冬屬物種的多樣性和複雜的地理分布模式。

大部分（78% ，142種中的111種）雌雄同株種原生於撒哈拉以南的非洲地區，而雌雄異株種主要分布於地中海盆地、歐亞大陸和北非。雌雄同株和雌雄異株種的分布在地理上有所不同，但在地中海盆地周邊地區有重疊（22%，31種）。中國是雌雄異株種的多樣性中心，50%的雌雄異株種源自於此地；而雌雄同株種則以南非為多樣性中心，57%的雌雄同株種發源於此。

或許可以這麼假設：天門冬屬植物源自於非洲（可能是南非），原本是雌雄同株，隨著時間流逝慢慢出現了雌雄異株的種類。

發生在三百多萬年前的氣候變遷使雌雄異株的天門冬屬植物因多樣性較高得以存活，然後散播到亞洲後在中國再度分化，產生更多不同的物種。

聽過「吃蘆筍尿蘆筍尿」嗎？那是因為蘆筍裡面有蘆筍酸（asparagusic acid），代謝後產生有強烈氣味的甲硫醇（methanethiol，一種含硫的揮發性化合物）。如果你沒有那種經驗，那是因為你聞不到。2010年的研究發現[3]，聞不到「蘆筍尿」是因為位於一號染色體上的嗅覺受體的序列不同。根據文獻，在17世紀之前很少有人提到「蘆筍尿」這件事，可能是因為17世紀開始使用含硫量較高的肥料的緣故[4]。

參考文獻：

[1] Food Republic. Roman Emperors Were Strangely Fascinated By Asparagus. （https://www.foodrepublic.com/1307388/roman-emperors-strangely-fascinated-by-asparagus/#:~:text=Asparagus%20for%20Augustus&text=The%20first%20and%20most%20renowned,to%20the%20Alps%20for%20preservation.）

[2]Bentz PC, Liu Z, Yang JB, Zhang L, Burrows S, Burrows J, Kanno A, Mao Z, Leebens-Mack J. Young evolutionary origins of dioecy in the genus Asparagus. Am J Bot. 2024 Jan 31:e16276. doi: 10.1002/ajb2.16276. Epub ahead of print. PMID: 38297448.

[3] Eriksson N, Macpherson JM, Tung JY, Hon LS, Naughton B, Saxonov S, Avey L, Wojcicki A, Pe'er I, Mountain J (2010). Gibson G (ed.). Web-Based, Participant-Driven Studies Yield Novel Genetic Associations for Common Traits. PLOS Genet. 6 (6): e1000993. doi:10.1371/journal.pgen.1000993

[4] Mitchell, S. C. (2001). Food idiosyncrasies: Beetroot and asparagus. Drug Metabolism and Disposition. 29 (4): 539–543.