興大等研究團隊發現獨特的葉綠體發育和變異

國立中興大學與嘉義大學、中研院、高雄區農改場共組的研究團隊，揭開植物界新形式葉綠體的形成原因，這項研究成果提供重要的科學新知和未來新的葉綠體研究方向，今年4月刊並登於知名的美國植物學期刊。

記者常維鈞報導

國立中興大學生命科學系副教授許秋容表示，這種獨特的葉綠體十分巨大(極可能是植物界至今所知最大的葉綠體，可達30微米)，且這一個葉綠體即佔滿約整個細胞。它不位在葉肉細胞內，卻出現在表皮細胞中。最特別的是這個葉綠體的內部結構呈現獨一無二的分區現象，即它的下方長得像正常葉綠體(佔三分之二)，上方卻連接著奇特的多層膜結構，非常規律而平行的排列著。因為這種葉綠體分為二區的獨特現象，該研究團隊將其命名為「二區葉綠體」(bizonoplast)。

這個巨大的二區葉綠體是一形成就同時具有這上、下二區的結構嗎?原來在發育的最早期，它們會先形成和一般葉綠體相同的構造，然後因為低光環境的誘導，再於本構造的上方形成多層膜結構，變成獨特的二區葉綠體。相關的生態生理結果顯示當本植物具有這二區葉綠體後，它的光合作用表現和光保護作用可達到最佳狀態。研究者也發現將這種適應於低光環境的植物種在高光下，原來應形成單一巨大的二區葉綠體卻變成3-4個一般葉綠體；而改變光照射的方向由植物體的下方提供，並没有形成上下顛倒的二區葉綠體，而是變成單一巨大的一般葉綠體 。另外，由發育過程的立體結構顯示二區葉綠體是由橢圓盤狀轉變為陀螺形 (即上方平整而下方圓球狀)，再形成最後巨大的杯狀二區葉綠體，是陸生植物界僅見的例子，非常特殊。

這項研究由研究生劉鑑緯、吳業華 (中興大學)、何佳芳和姚愛文 (嘉義大學)和朱修安博士 (中央研究院)、蔡奇助博士 (高雄區農業改良場) 和兩位外國學者共同合作完成，研究團隊特別感謝科技部的研究經費支持。該團隊表示由於卷柏植物是最原始的維管束植物之一，它們可能還保有植物演化至開花植物過程中可能會失去的一些特性，有其獨特的研究價值；未來並希望能對二區葉綠體的特殊生物光學現象和基因特性再加以探討。