原產於波里尼西亞社會群島的莫雷阿島(Mo’orea)的黃金葛(Epipremnum aureum)是很受歡迎的觀葉植物。黃金葛耐陰、能水栽,葉子形狀美觀,又容易種植,可說是「菜市場植物」。還記得有一次有位朋友說自己種什麼死什麼,我原本還滿心懷疑,但當他說,連黃金葛都會被他種死時,我也真的對他的「黑手指」感到十分驚嘆。
不過,就算再怎樣厲害的綠手指,也無法讓黃金葛開花。根據維基百科的資料,人類觀察紀錄的黃金葛開花,是發生在1962年,距離它的發現已超過半世紀了。
到底為什麼黃金葛不開花呢?
有研究團隊覺得很好奇,便對黃金葛進行了基因方面的研究。由於極少人研究黃金葛的基因,因此他們使用了阿拉伯芥的基因資料來分析黃金葛的轉錄體。簡單說,就是去看黃金葛表現了什麼基因;或者說,去看看黃金葛的基因表現有沒有出問題!
在野外,黃金葛以兩種型態存在:一種是水平生長(趴著),一種是垂直生長(站著,其實是靠著樹幹或牆壁往上長)。因為垂直生長的黃金葛的葉片比較大,所以研究團隊認為垂直生長的型態是成年型態,不過我不是很認同(原因後面會說)。
所以,為了盡善盡美,研究團隊做了趴著跟站著的黃金葛的轉錄體分析。一開始他們先看與開花有關的信息傳導路徑:光週期路徑、自主路徑與春化路徑。結果發現,這三條路徑的基因在兩種型態的黃金葛裡面表現得都差不多。
接著,研究團隊看了受到吉貝素(GA,gibberellic acid)影響的路徑,結果兩種不同型態的黃金葛的基因表現還是很像,除了兩個基因:LFY與FPF。由於這兩個基因都會對吉貝素有反應,所以研究團隊決定要接著看吉貝素的合成有沒有問題。
他們看了24個跟吉貝素合成有關的基因,結果發現其中一個酵素,GA3ox1(吉貝素3-氧化酶1),完全測不到。這個基因負責在吉貝素的 3β 位置引入一個羥基(-OH),把 GA20 轉化為 GA1或是把GA9 轉化為 GA4。GA1與GA4都是有活性的吉貝素,所以少了這個基因可能意味著植物無法產生有活性的吉貝素。
為了確認,研究團隊分析了三個有活性的吉貝素的量。結果GA1與GA3完全測不到,GA4的量比阿拉伯芥的低了100倍。
到這裡,答案已經呼之欲出!不過,還需要臨門一腳:到底黃金葛不開花是不是真的因為沒有吉貝素所以才不開花呢?於是研究團隊給兩種型態的黃金葛都噴灑了每公升2500 mg的吉貝素。噴灑完後七週,趴著的黃金葛就開花了,而站著的黃金葛,在噴灑吉貝素後八週也開花了。而且,研究團隊還在噴灑了吉貝素的黃金葛中,測到了LFY基因的表現。這個發現意味著,之前測不到LFY的表現,是因為沒有吉貝素的關係。
所以,黃金葛不開花,是因為無法合成吉貝素;而無法合成吉貝素的原因,是因為GA3ox1這個酵素不表現的關係。但是,為什麼GA3ox1不表現呢?這還需要進一步的分析與研究。
前面提到,我不認為趴著的黃金葛是幼年個體,為什麼呢?因為在噴了吉貝素之後,趴著的黃金葛也會開花,而且甚至還比站著的提早了一週。如果真的是幼年個體,不是應該先發生型態變化,然後再開花嗎?
看到這個實驗結果,我覺得很好奇,畢竟因為黃金葛實在太容易長,所以過去也沒人覺得不開花有什麼不方便的,反正剪一條枝條去插就好了!但是,在它的「故鄉」莫雷阿島,會不會存在著可以正常開花的個體呢?畢竟作物的馴化經常都會發生的事情就是:人類只帶走了這一種植物的一兩株,然後如果這種植物很好種,就不會有人想要再回去找更多了。所以,或許應該要回去莫雷阿島上找到更多個體,看看它們的吉貝素含量是否正常,或者甚至能不能正常開花?另外,也可以研究一下現在大家隨處亂種的這些黃金葛的GA3ox1不表現,到底是怎麼回事?
附上論文裡面的黃金葛的花的照片,其實也沒什麼,就是天南星科的花的長相。
參考文獻:
Hung, CY., Qiu, J., Sun, YH. et al. Gibberellin deficiency is responsible for shy-flowering nature of Epipremnum aureum. Sci Rep 6, 28598 (2016). https://doi.org/10.1038/srep28598