失去綠色的美麗植物──水晶蘭

文：許再文、何瓊紋、蔣鎮宇

植物通常給人們的印象是綠色、可行光合作用，為自然界中的生產者。但是有些植物喪失光合作用的能力，部份或全部組織寄生在其他植物上，靠寄主植物提供生長養份來生活，稱為寄生植物。

有些植物既無葉綠素，也沒寄主，而是生活在腐植土中，靠著真菌分解腐植質所產生的養份存活，則屬於腐生植物，事實上這些植物並無腐生之實，腐生的工作仍由真菌來承擔，以目前的資料看來，真菌並未得到好處，所以嚴格說也屬於一種寄生的形式，例如有學者就稱腐生植物錫杖花屬（Monotropa）為外寄生植物，水晶蘭屬（Monotropastrum）也是如此，同樣的植物還有水玉簪科、黴草科以及腐生的蘭花。

Photo Credit：科學人雜誌

水晶蘭屬在第二版《台灣植物誌》中放在鹿蹄草科（Pyrolaceae），但目前許多學者多歸到將它杜鵑科的錫杖花亞科（Montropideae），本屬植物台灣共產兩種，其中水晶蘭（Monotropastrum humile（Don）Hara）為是唐恩（D. Don）於1825年依據在尼泊爾發現的植物所發表的新種，台灣最早的記載可能是日本學者早田文藏於1913年發表於《台灣植物圖譜》的第三卷，但是錯將其鑑定為單花錫杖花（Monotropa uniflora L.）。另一種為阿里山水晶蘭（Monotropastrum macrocarpum Andres），為1936年所發表的新種。這兩種植物非常容易分辨，阿里山水晶蘭植株為純白色，全株光滑，柱頭白色；而水晶蘭則為白色略帶淡粉紅色，其花瓣內側，花絲皆密生長毛，柱頭紫色。

台灣的水晶蘭屬植物都分佈於成熟森林內，從低海拔至約3,000公尺左右都看得到，每年3~5月為觀察較佳時期，杉林溪的森林公園，大雪山森林遊樂區鞍馬山附近的森林步道，都是不錯的觀察地點。

葉綠體的消失

葉綠體為植物體內行光合作用的胞器，起源自藍綠菌的內共生，演化至今，存在所有綠色植物細胞中。葉綠體基因組大小約為15～20萬對鹼基長，約含100～250個基因，只有藍綠菌基因組的5～10％，有些基因是因為不再需要，而在演化過程中丟失，有些則是轉移至與其共生的真核生物細胞核基因組中。留存下來的基因主要為與光合作用有關的基因，其次則為與轉錄、轉譯有關的基因和與葉綠體本身代謝有關的基因。在非光合作用植物中，葉綠體成為基因組更縮減的質體（plastid），大部份與光合作用有關的基因都丟失或失去功能成為偽基因（pseudogene）。

第一個完整定序的非光合作用植物質體基因組為列當科的Epifagus virginiana，大小為7萬對鹼基長，只有42個基因，是已知最小的陸生植物質體基因組。完整的水晶蘭質體基因組尚未被研究過，台灣大學生命科學系的胡哲明曾以細胞核與質體基因遺傳標誌分析台灣的非光合作用被子植物，顯示細胞核核糖體基因18S rDNA與質體基因16S rDNA所得到的親緣譜系圖一致，並與其他研究獲得的親緣譜系圖相似，且所有非光合作用的被子植物在譜系圖中皆靠近其親緣關係相近的物種，顯示失去光合作用的演化路徑在各支系中獨立發生，屬於趨同演化。

本文獲《科學人雜誌》、《科學人粉絲團》授權刊登，原文刊載於此

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