蘭花樣貌變化多端,其中奧秘,逾一世紀來科學家百思不解。成功大學與國際團隊合作,完成原始蘭花「擬蘭」全基因體解序,一舉解開蘭科植物演化之謎!

成大團隊在今 (21) 天與外界分享研究成果,論文題名為「The Apostasia genome and the evolution of orchids(擬蘭基因體與蘭花演化)」,藉由分析比對現存最原始的蘭科植物之一「擬蘭」(Apostasia shenzhenica)。

擬蘭,雖是蘭科植物的一員,花的外表與一般蘭花大不相同,外觀無變形的花瓣(唇瓣)和完整的蕊柱,沒有花粉團塊而是顆粒,特別的是,擬蘭長於土壤,現在的蘭全是附生在其他植物或岩石上等。

擬蘭全基因體解序後,團隊將其基因體數據,與一般蘭花做比對與分析,結果顯示,擬蘭雖無一般蘭科植物共同的明顯特徵(如唇瓣),但仍然有MADS-box基因家族,在花瓣、蕊柱、花萼、花粉等部位,都可見MADS-box基因家族調控的作用。證實蘭科植物為了生存,演化過程中MADS-box基因家族部份成員保留與消失,是物種多樣化的重要原因之一。

少了MADS-box家族基因成員B-AP3與E群,擬蘭沒有特殊的唇瓣,也缺少完整的蕊柱。P和S-subclades基因會調控花粉呈散開的顆粒狀,現今蘭花少了P-subclades基因,花粉集結成團塊。

擬蘭的根只能在地下生長,而今的蘭花攀附到樹上或岩壁上,是因為有可以吸收空氣中養份與儲存水分的氣根,這是MADS-box家族中AGL12等基因的影響。擬蘭全基因體解序,揭開了蘭花演化之謎。

成大團隊表示,蘭花在大自然中需與真菌共生,是一個重要的生態指標,了解蘭花演化與適應的調控過程可了解生態之間的微妙平衡,為不可預期的環境變化提供更多的數據與參考,亦有助開發適應極端氣候的新品種。

而更讓人興奮的是,該研究讓達爾文多的年遺憾,得到完整解答。

基因體序列的解密,未來將被應用於蘭花精準育種,人們隨心所欲培育蘭花品種指日可待。這項突破性的研究9月21日榮登國際科研界排名第一的Nature期刊,並將台灣蘭花研究和產業推向另一個高峰。