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蕈類為什麼會發光 中研院用台灣菇解謎

2020/12/15 13:36(12/27 09:53 更新)
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(中央社記者吳欣紜台北15日電)夏季夜晚除了螢火蟲,有些野菇也會散發微微冷光,中研院團隊利用台灣菇研究,不僅推估出蕈類最早的發光基因簇始於1.6億年前,且目前仍有發光需求是因繁衍需求。

蕈類為什麼會發光一直是演化學家好奇的問題,2018年俄國科學家已發現蕈類發光的主要基因簇,但基因體結構及其演化歷史還有待探索。

為了瞭解蕈類發光的意義,中研院生物多樣性研究中心副研究員蔡怡陞研究團隊針對小菇支系,採集了台灣4種發光、1種不具發光的物種並解序其基因體,發現相較於其他支系,小菇支系的基因體大小差異特別大。

其中,在較大的基因體裡能促進基因體擴大的跳躍基因轉位子(transposable element)也較多,而負責抑制轉位子的甲基化(methylation)則被稀釋,因此基因體演化出高變異性且不斷擴大。

研究團隊也沿著基因線索往前追溯,再透過化石資料校正及分析42個菇類總共50萬多個基因,推估出世界上第一株發光蕈類應出現於距今1.6億年前的侏羅紀,並在後續的白堊紀分化出小菇支系。

研究團隊推測,由於當時正值開花植物大量出現在地球的時期,而這些植物提供的多樣棲地或營養源的出現,加上小菇支系本身擁有的高變異基因體,可能促使小菇支系演化出分解不同死亡植物或與植物共生的多樣物種。

研究團隊也發現,由於小菇支系的發光基因簇位在高變異的位置,在演化過程中被不斷重組,部分蕈類發光的功能也因此漸漸被淘汰,導致現今存在的發光基因散落在不同分支,而目前之所以還有發光蕈類存在,可能是因為其冷光剛好對適應環境有所幫助,包含可透過光線吸引昆蟲啃食、幫助散播孢子、有助繁衍等。

蔡怡陞表示,雖然台灣目前對蕈類的研究著重於食用或藥用功能,但發光蕈的應用已愈發成熟且備受重視,這次研究定序的5個物種皆在台灣採集,如目前只在台灣發現的墾丁小菇及金星小菇等,也將成為國際間研究真菌的重要基因體資源。

中研院指出,本研究用台灣物種解開了生態謎題,也將有助於發光基因轉殖於植物的應用,研究論文已於11月發表於「美國國家科學院院刊」(PNAS),並被選為當期封面故事,為全球第一篇探討真菌發光基因演化的學術文章。(編輯:唐聲揚)1091215

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