玫瑰為何多刺？請茄子給答案

圖片取自維基百科

又香又美的玫瑰花人人愛，但是玫瑰的多刺，卻也教人不敢領教。事實上，「沒有玫瑰不帶刺」這種說法，不只是在中文，在各國文字裡也都有。如英文就有「Every rose has its thorn.」或是「There's no rose without a thorn.」這種說法。而法文、德文、西班牙文、俄語、荷蘭語...也都有類似的說法。 由此可知，玫瑰的多刺，真的是它的一大缺點（當然，從玫瑰自己的角度來看，可能是一大優點）。

也因此，培育無刺的玫瑰，早在19世紀就成為玫瑰育種計畫的目標之一。目前已經至少有一個品系「Basye's thornless」是無刺的玫瑰，但是人總是貪心的，只有一個品系無刺，是絕對不夠的。

有沒有辦法，讓所有的玫瑰都無刺呢？

要讓所有的玫瑰都無刺，就得從基因去下手了。最近有個美國的研究團隊，他們研究了植物刺的演化。

雖然直接研究玫瑰可能也可以，但是玫瑰的品系非常多，而且長成一代的時間可能太長，所以研究團隊用茄子（Solanum melongena）來做為他們的主要研究系統。

為什麼用茄子呢？原來，研究團隊注意到，有些品系的茄子或茄屬的植物，其實是有刺的。相對於玫瑰，茄子的生命週期比較短。

於是他們把茄子與它有刺的野生親緣種（S. insanum）進行雜交，建立了一群或有刺、或無刺的雜交群體。從這裡開始，他們成功的把控制刺發育的基因（pl，prickleless）找到了。

這個基因位於第六號染色體，屬於LOG家族（LONELY GUY）。

過去對這個家族的基因的認識，主要是與細胞分裂素的活化有關；所以到底這個基因是不是跟刺的發育有關呢？

為了確認這一點，研究團隊看了雜交群體，發現在這些雜交群體中，所有沒有刺的雜交茄子上，這個基因都發生了突變。

為了進一步證明LOG基因對刺的發育有影響，研究團隊使用基因編輯技術，將有刺的茄子品系中的LOG基因都「砍」掉，結果這些茄子的刺就不見了！

下一步就是要問，這個基因對刺的影響是否可以「放諸四海而皆準」呢？他們先檢查了茄屬植物，如紅茄子（Solanum aethiopicum）與非洲茄子（Solanum macrocarpon），結果它們也有LOG基因突變。

下一步就是要看看不是茄屬的植物，是否也有相同的狀況。他們看了水稻、大麥、棗樹，結果發現，水稻與大麥的一個LOG家族基因發生了突變，而這個造成了它們穎芒（awn）消失；而在棗樹裡則因為兩個LOG家族基因發生突變，於是它的刺也消失了。更有意思的是，在無刺玫瑰「Basye's thornless」裡的LOG基因表現明顯地降低了。

於是，研究團隊利用基因沉默技術，將玫瑰植株的LOG基因的表現給抑制。結果的確能讓玫瑰的刺受到抑制。

所以，透過研究茄子的刺，研究團隊了解了植物的刺的發育，還能成功去除玫瑰的刺。透過分析這些植物的LOG基因，研究團隊認為，植物產生刺的機制至少可以回溯到1.5-1.7億年前（單子葉與雙子葉植物分家的時間點）。未來或許可以透過控制LOG基因的表現，不僅讓玫瑰無刺，還可以讓更多有刺的植物變得更可親。

參考文獻：

James W. Satterlee et al. ,Convergent evolution of plant prickles by repeated gene co-option over deep time. Science 385 ,eado1663 (2024).DOI:10.1126/science.ado1663