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更新日期:110年6月30日

本校李承叡老師與國際團隊研究自然界「芥末」多樣性 榮登《Nature Ecology & Evolution》

為什麼西洋芥末和東洋山葵會辣?這辣味來自硫代葡萄糖苷(glucosinolate)化合物的下游產物。這個化合物常見於十字花科植物中,如芥末、山葵、白菜、高麗菜、花椰菜、芥菜等,在自然界對草食性昆蟲具有毒性,對人類來說,則成了味覺刺激感的良好來源。

根據源頭化合物的不同,硫代葡萄糖苷可以分成許多種類。但為何自然界中要有這樣的多樣性?在這個計畫中,李承叡老師團隊與美國合作者研究北美野生植物 Boechera stricta 體內硫代葡萄糖苷的多樣性。團隊首先找到控制此化合物合成步驟的關鍵基因,並發現此基因在各個品系體內重複拷貝的數量不同。不同的基因數量,再加上各自迥異的突變,導致各族群有不同的硫代葡萄糖苷種類組成。這樣的體內化合物組成差異在自然界有什麼用處?野外實驗發現,不同的硫代葡萄糖苷對不同種類的昆蟲具有抗性,且讓植物具有不同的抗旱能力。因此,不同自然環境下的乾旱程度以及草食性昆蟲種類的差異,偏好不同種類的植物化合物組成,進而影響了基因型的地理分佈。

本研究結合野外生態實驗、遺傳基因定位、生化分析驗證、基因體大數據分析、以及最新的第三代基因定序和全基因體組裝,解決困擾生物學家已久的問題—為什麼自然界會存在生物多樣性。

本研究感謝科技部哥倫布計畫補助。

研究成果於2021年6月17日發表於國際學術期刊《自然生態演化》(Nature Ecology & Evolution)。


原文連結:https://www.nature.com/articles/s41559-021-01486-0
泛科學科普介紹:https://pansci.asia/archives/323971

  • 圖1

    本研究由遺傳差異,探討植物體內化學物質如何影響野外適應性。

  • 圖2

    李承叡老師測量野外實驗植株。

  • 圖3

    野外實驗圍籬中的植株。

  • 圖4

    實驗室中受到昆蟲啃食的植株,你能找到毛毛蟲嗎?圖片提供:Lauren Carley。

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