基因突變助花卉模仿腐臭氣味吸引食腐昆蟲
日本研究人員發現，野生薑科植物已經進化出一種模仿腐肉或糞便氣味的技巧，以吸引食腐的蒼蠅和甲蟲。這些植物屬於Asarum屬，它們的花朵釋放一種名為二甲基二硫化物（DMDS）的臭氣化學物質，這是由植物內的一種特殊酶——二硫化物合成酶（DSS）合成的，DSS由另一種名為甲硫基氧化酶（MTOX）的酶轉化而來，這種酶在動植物中均有存在。
這項研究發表在《Science》期刊中，揭示了幾個基因變異如何使植物在不同的進化樹上獨立地發展出釋放這種不愉快氣味的能力。這些基因變異發生在植物代謝的過程中，通過對幾個關鍵氨基酸的變化，使得MTOX轉化為DSS的活動，進而使植物能夠釋放二甲基二硫化物，這一過程已經在三個不同植物系統中獨立發生。
研究發現，這些植物的發展過程表明，花卉模仿腐肉氣味的能力在短短七百萬年內就能在多個植物系統中反覆出現，顯示出植物在演化過程中可以根據環境需要進行快速適應。
利用硫化物模仿腐肉與糞便氣味
研究人員分析了53個Asarum物種和八個品種的揮發性化合物，並通過同位素標記的實驗，確定了二甲基二硫化物來自氨基酸L-甲硫氨酸的分解。這項研究提供了新的見解，揭示了花卉如何通過簡單的基因突變和酶活性的變化，將這些揮發性物質用來吸引特定的昆蟲。
研究人員還發現，三類硒結合蛋白（SBP）基因與DSS的合成有密切關聯，這些基因能夠將甲硫基轉化為二甲基二硫化物。該研究不僅揭示了植物如何利用基因變化進行化學信號模擬，還有助於我們理解植物如何與昆蟲互動來促進授粉，從而增進對這些特殊植物行為的了解。
這項發現為植物如何進行演化適應提供了重要線索，並可能有助於未來對植物和昆蟲間複雜關係的研究。相關研究刊登於最新一期的《科學》。
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首圖來源：Walter Siegmund for Wikimedia G(CC BY 4.0)
參考論文：
1、Convergent acquisition of disulfide-forming enzymes in malodorous flowersScience
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