揭秘質體（plastid）遺傳：環境與基因共舞的奧秘（簡易版）

 

質體家族。圖片來源：維基百科

大家都知道植物是如何進行光合作用的嗎？這背後其實有一個很酷的秘密：葉綠體。葉綠體是植物細胞裡的一種特殊結構，它們可以幫助植物製造食物。但葉綠體不是孤單單地工作，它們有自己的DNA，就像我們人類有自己的遺傳信息一樣。這讓葉綠體有能力自己複製，就像小小的工廠一樣獨立運作。

葉綠體是從我們的媽媽那裡繼承來的，這意味著它們的DNA也是從媽媽那裡來的。這種繼承方式讓科學家們非常好奇：為什麼是媽媽不是爸爸？原來，在植物的世界裡，葉綠體和它們的DNA大多是通過母親傳給下一代的。

不過，有時候事情會有點不按常理出牌。科學家發現，在某些特殊情況下，葉綠體的DNA也可以來自爸爸。一種情況是當植物處於很冷的環境時，另一種情況是當植物缺少一個叫做dpd1的重要成分。

dpd1是一種特殊的蛋白質，它負責幫助植物在花粉成熟時分解不需要的DNA。當dpd1不在的時候，植物就可能會保留來自爸爸的葉綠體DNA。這是不是很神奇？

科學家還發現，如果在低溫下植物同時缺少dpd1，來自爸爸的葉綠體DNA被保留下來的機率會提高10倍。這顯示低溫和dpd1的缺失有一種特殊的合作效果，讓爸爸的葉綠體有機會被傳給下一代。

這些發現讓我們對植物的遺傳有了新的認識。它們不僅僅是靠光合作用生存，還有著自己複雜的遺傳世界。從媽媽那裡繼承葉綠體的傳統，到在特殊情況下也能從爸爸那裡繼承，這一切都顯示了自然界的多樣性和複雜性。

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參考文獻：

Matsushima R, Tang LY, Zhang L, Yamada H, Twell D, Sakamoto W. A conserved, Mg²+-dependent exonuclease degrades organelle DNA during Arabidopsis pollen development. Plant Cell. 2011 Apr;23(4):1608-24. doi: 10.1105/tpc.111.084012. Epub 2011 Apr 26. PMID: 21521697; PMCID: PMC3101548.

Chung KP, Gonzalez-Duran E, Ruf S, Endries P, Bock R. Control of plastid inheritance by environmental and genetic factors. Nat Plants. 2023 Jan;9(1):68-80. doi: 10.1038/s41477-022-01323-7. Epub 2023 Jan 16. PMID: 36646831; PMCID: PMC9873568.