中研院破解国宝侨木基因密码,助「牛樟」保育!中研院生物多样性研究中心特聘研究员赵淑妙与助研究员蔡怡升共组团队,定序牛樟基因体密码,厘清其演化地位,可望强化牛樟复育,也有助解释为何牛樟具独特芳香。
国宝乔木「牛樟」 研究基因助保育
台湾国宝级乔木「牛樟」(Cinnamomum kanehirae Hayata)不但是上等木材,可以提炼芳香精油,更能培养俗称「森林红宝石」的牛樟芝。牛樟是台湾特有阔叶五木之一 ,主要生长于海拔450-2,000公尺潮溼多雾森林,直径可超过2公尺,树龄达千年以上,是珍贵原生常绿大乔木,然而,却因遭受大量盗采而濒临绝种。
中研院团队找出其将近28,000个全数基因,赵淑妙表示,透过基因体比对,可帮牛樟「滴血认清」,找到其兄弟姊妹。未来,除可将牛樟芳香、抗腐及抗虫基因开发应用外,也可如人类「脐带血」一般,进一步用于治疗牛樟及其亲缘植物。
定序基因如拼图 找出牛樟芳香秘密
基因体研究发现,牛樟所属木兰类植物应是真双子叶植物的「姊妹群」,而不是远亲。蔡怡升强调,将定序全基因体至「染色体」级别相当困难。首先,要取出牛樟细胞中,有如打结毛线般「染色体DNA」,再像拼图般,以不同演算法重建、注解,找出牛樟半套为12条染色体基因组合,才能与其他植物基因体比较。
团队发现,牛樟基因体在多次复制及重组后,大幅增加101个「萜类化合物」(Terpenoid synthase genes)基因。萜类化合物是芳香醇主元素,常见于释迦、胡椒,因此,牛樟拥有开花植物中最丰富且多样的芳香气味。此外,研究团队比对后发现,牛樟中两种特有萜类(C10H16 及C15H24),恰巧为牛樟芝具抗癌、保肝药性萜类成分(C30H48)基质,推测此即牛樟芝喜欢寄生于牛樟的原因。
人类大量盗采 国宝侨木近灭绝
赵淑妙解释,物种之间往往「一物克一物」。天然情况下,牛樟芝菌丝只会感染并寄生于牛樟树干,造成牛樟木心材腐烂。牛樟木材又因有独特芳香且耐腐、抗虫,常用作高级家俱及木刻艺品。如今,却因为人类大量盗采,天然牛樟已十分罕见,被列为一级保育树种。