达尔文没有遗憾 成大与国际合作解开原始兰花全基因体解序
▲成功大学与国际团队合作，完成原始兰花「拟兰」全基因体解序，一举解开兰科植物演化之谜。（图／成大提供）
兰花样貌变化多端，其中奥秘，逾一世纪来科学家百思不解，成功大学与国际团队合作，完成原始兰花「拟兰」全基因体解序，一举解开兰科植物演化之谜。
成大团队指出，基因体序列的解密，将被应用于兰花精准育种，人们随心所欲培育兰花品种指日可待，这项突破性的研究9月21日荣登国际科研界排名第1的Nature期刊，并将台湾兰花研究和产业推向另一个高峰。
论文题名为「The Apostasia genome and the evolution of orchids（拟兰基因体与兰花演化）」，研究团队指出，借由分析比对现存最原始的兰科植物之一「拟兰」（Apostasia shenzhenica）与一般兰花外观特征基因，证实MADS-box基因家族成员的保留与消失，是兰科物种演化过程中形成多样化的重要原因。
该研究由成大热带植物科学究所副教授蔡文杰、兰花研究中心助理研究员萧郁芸，及生命科学系副教授张松彬等6人，协同中国、比利时、日本等国共17个研究单位共同参与。蔡文杰名列共同通讯作者，萧郁芸则名列共同第一作者。
成大团队表示，精准育种除可改变花形，亦有助开发适应极端气候的新品种。兰花在大自然中需与真菌共生，是一个重要的生态指标，了解兰花演化与适应的调控过程可了解生态之间的微妙平衡，为不可预期的环境变化提供更多的数据与参考。
成大21日与外界分享研究成果。苏慧贞校长表示，成大年轻团队研究成果，登上国际科研界最重要的期刊Nature, 对台湾的研究来说是重要的里程碑，对成大来说也具有多重义意，团队成员都属青壮世代，是成大生科系创系以来培育出的学者。此外，论文国外的合作学者，在日本担任大学教授的一位成员，也是成大毕业校友，这在在显示成大科学的能量与竞争力。而更让人兴奋的是，该研究让达尔文多的年遗憾，得到完整解答。兰花演化谜团的科学探究始于1862年，当时达尔文收到一朵来自马达加斯加岛屿奇特的兰花（大慧星风兰），花朵后方，竟然有长达30公分的细长花距，前所未来有构造，让达尔文不断思考，为什么？提出一定有某种蛾类，口器伸长可超过30公分，如果这种蛾类消失，大慧风兰也会灭绝的观点； 直到1903年科学家才在马达加斯加岛发现一种口器展开长达30公分的天蛾。1992年科学家终于记录到这种天蛾拜访大慧星风兰，协助传粉。
兰与天蛾共同演化外，少数兰已转变为鸟类传粉，花距变短、宽度增加，以符合鸟嘴型状，百年来科学家一直极欲探究兰花演化出多样性的奥秘。
现今兰科植物的特征为，花瓣两侧对称，下方一片不同形状和色彩的花瓣（称为唇瓣），中间一个蕊柱，顶端是花粉集结成团的花粉块。另外，兰花种子没有胚乳，种子需与兰菌共生才能发芽。科学界已知，MADS-box家族基因调控兰花的花萼、花瓣、唇瓣、蕊柱、花粉块等花器官。
拟兰，虽是兰科植物的一员，花的外表与一般兰花大不相同，外观无变形的花瓣（唇瓣）和完整的蕊柱，没有花粉团块而是颗粒，特别的是，拟兰长于土壤，现在的兰全是附生在其他植物或岩石上等。
拟兰全基因体解序后，团队将其基因体数据，与一般兰花做比对与分析，结果显示，拟兰虽无一般兰科植物共同的明显特征（如唇瓣），但仍然有MADS-box基因家族，在花瓣、蕊柱、花萼、花粉等部位，都可见MADS-box基因家族调控的作用。证实兰科植物为了生存，演化过程中MADS-box基因家族部分成员保留与消失，是物种多样化的重要原因之一。
少了MADS-box家族基因成员B-AP3与E群，拟兰没有特殊的唇瓣，也缺少完整的蕊柱。P和S-subclades基因会调控花粉呈散开的颗粒状，现今兰花少了P-subclades基因，花粉集结成团块。
拟兰的根只能在地下生长，而今的兰花攀附到树上或岩壁上，是因为有可以吸收空气中养份与储存水分的气根，这是MADS-box家族中AGL12等基因的影响，拟兰全基因体解序，揭开了兰花演化之谜。