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中研院追溯基因演化 解開蕈類發光之謎

【記者徐翠玲/臺北報導】臺灣也有發光菇。中研院研究團隊發現,蕈類最早的發光基因簇起始於1億6千萬年前,而這些基因由於特殊的演化機制被逐漸淘汰。研究團隊用臺灣物種解開了生態謎題,將有助於發光基因轉殖於植物的應用。研究論文發表於《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

俄國科學家2018年發現蕈類發光的主要基因簇。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臺灣4種發光以及1種不具發光的物種,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。

研究團隊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1億6千萬年前的侏羅紀,接著在距今約1億4千萬年前的白堊紀分化出小菇支系。

團隊推測,小菇支系的發光基因簇位於高變異的位置,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。目前還有發光蕈類存在,可能是因為其冷光剛好對適應環境有所幫助,例如:可透過光線吸引昆蟲啃食、幫助散播孢子,繼續繁衍。

研究團隊也發現,在不同發育階段及組織,有另外54個基因的表現量都跟著發光基因簇一同改變,代表這些基因可能正調控著真菌的發光程度。若能進一步掌握其調控,將有助了解真菌調控發光的生態意義。

論文第一及共同作者柯惠棉博士表示,這是全球第一個發表的小菇支系完整基因體的研究。除了有助於了解生物在面對不同環境的生存策略,也提供了研究的藍圖。未來研究團隊將進一步探討物種調控發光的機制。

蔡怡陞強調,雖然臺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。本次研究定序的5個物種皆在臺灣採集,如目前僅在臺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。◇