幫植物「驗屍」:誰,還有誰,走過你?

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植物標本館(Herbaria)裡的植物,除了讓我們了解特定植物的型態,還能有什麼功用呢?


還能提供我們,過去曾經有什麼樣的生物經過這些植物。


隨著生物科技的進展,我們現在只需要少量的樣品,利用PCR(聚合酶鏈反應)進行放大,就可以分析到底有什麼生物曾經經過這些植物。由於標本採集時都會註明採集地點,如此一來,我們就知道,幾十年前這座山、那個湖,曾經有什麼蟲!


但是,要怎麼從這些標本裡面萃取出DNA呢?


研究團隊以三種不同的技術,試著從伊朗和德國的三個不同植物標本館的標本萃取動物DNA。這些植物標本短的來自於6年前,長的來自於60年前(1963年)。然後,他們用三種不同的方法萃取DNA,再以針對粒線體細胞色素氧化酶I(COI)基因的引子進行放大、定序並分析。


他們發現,乾燥並不會對植物表面的eDNA(e是環境的意思)的多樣性造成顯著的影響。他們還是能從60年的植物標本上萃取到各種節肢動物的eDNA,雖然成功率只有大約50%,但是也算不錯了。


另外,他們還分析了過去20年來在一個德國森林裡收集到的樹葉樣本上的eDNA。結果發現,雖然節肢動物的多樣性有波動,但整體還是相當穩定的。


他們用了什麼方法呢?研究團隊主要使用CTAB從200 mg的植物粉末中萃取DNA,大約是2-4片葉子或1-2朵花(看大小)。這個方法最具有破壞性,但是萃取成功率最高。


另外,他們還測試了幾種非破壞性方法:噴水在標本上,然後收集流下來的水;或是用濕的滾筒在標本上滾動,然後收集清洗滾筒的水;另外也嘗試著從植物標本葉片上取下蟲癭。


結果他們發現,非破壞性方法也能萃取到DNA,但是有73%都是害蟲的DNA,只有小部分是其他的生物。所以,如果想要偵測到所有與植物相關的動物的DNA,非得用CTAB法不可。


當然,如果植物標本有很多份,不妨使用CTAB法;但如果標本很少很珍貴,大概就只能用非破壞性方法了。


說真的,生物科技的進步真的很令人驚嘆,只是把標本拿來洗一下,這樣得到的DNA量一定少之又少,但是竟然還可以放大出來分析...!


參考文獻:


Stothut, M., Mahla, L., Backes, L., Weber, S., Avazzadeh, A., Moradmand, M., & Krehenwinkel, H. (2024). Recovering plant-associated arthropod communities by eDNA metabarcoding historical herbarium specimens. Current Biology, 34(1), 1-7. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.07.100


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