人多不一定有用!從植物園裡的泰坦魔芋談起

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泰坦魔芋的花。圖片取自維基百科

泰坦魔芋的花。圖片取自維基百科

2025年1月,澳洲雪梨皇家植物園的一株泰坦魔芋,綽號「Putricia」,在睽違15年後再次綻放。為此,雪梨皇家植物園透過YouTube進行了全程直播,吸引了大量線上觀眾;另外還有數千名訪客跑到現場,排隊好幾個鐘頭,只為一睹並聞一聞這罕見花朵的「香味」。


去年(2024)7月,美國植物園(United States Botanic Garden)與聖地牙哥植物園(San Diego Botanic Garden)的泰坦魔芋開花,兩個植物園也提供了直播。


俗名「屍花」(corpse flower)的泰坦魔芋(Amorphophallus titanum)以其巨大的花(據說是世界最大)與特殊氣味吸引世人目光,也成為許多植物園的明星物種。然而,這種植物在野外其實岌岌可危,數量可能已不到 200 株。由於它的種子無法像一般植物一樣儲存於種子庫中,植物園的活體保存就成為保育這個物種的重要途徑。但問題是──這些保存下來的植物,真的保留了原有的遺傳多樣性嗎?


最近研究團隊運用動物園常用的「族譜管理」方法,分析全球植物園所保存的泰坦魔芋,發現情況比預期更複雜也更危急。


什麼是「族譜管理」?為什麼植物也需要?


在動物園為了避免近親繁殖與遺傳瓶頸,會記錄每一隻動物的血緣關係、繁殖紀錄,並利用這些資料安排未來的繁殖配對。這套方法稱為「族譜管理」(pedigree-based management),已廣泛應用於如加州神鷹、黑腳雪貂等瀕危動物的復育。


植物雖然不像動物會自己跑來跑去,但若缺乏有計畫地管理,引種與繁殖也可能造成近親交配,進一步削弱遺傳多樣性。尤其對於無法種子冷凍保存的「特殊種」來說,族譜管理更顯重要。


什麼是「特殊種」?


「特殊種」主要指得是不能用傳統的種子保存法保存的種子。通常在種子銀行,會將種子乾燥至 5–7% 含水量,再冷藏或冷凍保存。


但是,含水量高或無法承受脫水的「敏感型種子(recalcitrant seeds)」,或是對低溫(尤其是冷凍)極度敏感的種子,就無法被保存在種子銀行中了。


那麼,泰坦魔芋的種子呢?


泰坦魔芋的種子可說是各種「冷熱不合」的組合!首先,它的種子含水量高(通常超過 30–50%),一旦乾燥就會喪失活力,而且對低溫(尤其是冷凍)極度敏感;其次,泰坦魔芋的種子一成熟就「準備萌發」,就像那些不能感應離層酸或不會生產離層酸的種子一樣;然後,雖然有些這類的種子可以透過用液態氮保存,但是泰坦魔芋的種子還無法用液態氮保存!所以,要保育泰坦魔芋,就必需要靠目前生存在各地植物園的植株了。


但是,這些植物園中的泰坦魔芋,有些的確有紀錄當初採集的地點,但也有許多是「孫悟空」--父母都不詳。因此,要保育泰坦魔芋,一定要先弄清楚全世界植物園中的泰坦魔芋的族譜。


研究團隊聯絡了全球 203 間植物園與研究機構,最終收集到 111 間機構的資料,共涵蓋 1188 株泰坦魔芋。他們手動建構出這些植物的族譜圖,並追溯其來源與繁殖方式。


結果他們發現全球大部分的泰坦魔芋都來自 18 次野外採集行動,其中有超過一半的植株只來自 1993 與 1995 年的兩次採集。


大約 24% (將近四分之一)的植株是無性繁殖出來的複製體,如球莖分裂或組織培養。


過去曾進行過多次的人工授粉,是否為泰坦魔芋提升了基因多樣性呢?不幸的是,在可確認的 45 次人工授粉中,有超過四分之一是近親交配。而且,洲際間的植物交流極少,也沒有發現跨洲授粉的紀錄。


這樣的族譜結果,令人研究團隊非常擔憂。為什麼呢?


這樣說吧:在理想狀況下,一個保育族群應該擁有許多彼此無關的創始個體(founders),且後代繁殖要盡量避免近親繁殖,這樣才能確保遺傳多樣性,讓物種有更高的生存與適應機會。


但是,泰坦魔芋的情況卻是恰恰相反!它的大多數個體來自少數幾株祖先,等於「全世界的親戚都在近親繁殖」;另外,不同植物園之間的交流極為有限,導致每洲可能都在各自演化出自己的「遺傳孤島」;最後,即使這麼少的雜交,保留下來的記錄也不完整,使得管理者難以做出足以提升遺傳多樣性的繁殖決策。


也就是說,目前泰坦魔芋的情況是:雖然植物園保留了大量植株,但是都是「數量多但基因雷同」的哥哥姐姐弟弟妹妹、或表兄弟表姊妹,形同保育假象。


有鑑於此,研究團隊建議以下幾點亡羊補牢的方法,包括標準化資料記錄方式、建立中央資料庫、跨機構合作授粉以及重新定義「引種單位」等方向,另外,雖然野外的植株極少,但也可考慮到野外去採集花粉回到植物園進行雜交,只是也需要詳細記錄採集來源,以免越來越亂成為一筆糊塗帳。


最後,一句話:活體保育不能只靠數量!活體保育不只是把植物種活,更是要種得「有意義」,確保每一株植物在遺傳上都能為族群貢獻獨特的角色。否則,當野外族群持續減少、植物園內族群又日漸同質化,這個巨花或許會在我們的手中悄悄失去多樣的未來。


參考文獻:


Murrell, O. G., Diaz-Martin, Z., Havens, K., Hughes, M., Meyer, A., Tutt, J., Zerega, N., & Fant, J. B. (2025). Using pedigree tracking of the ex situ metacollection of Amorphophallus titanum (Araceae) to identify challenges to maintaining genetic diversity in the botanical community. Annals of Botany, XX, 1–8. https://doi.org/10.1093/aob/mcaf038


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