永不凋落的花，科学家造

吕传彬

从古至今，随着春夏秋冬更迭转换的花开与花落，不只象征植物生长的生命周期，更激发骚人墨客的灵感，就如同陶渊明在《桃花源记》中描绘的，“忽逢桃花林，夹岸数百步，中无杂树，芳草鲜美，落英缤纷……”这些动人词句为亘古不变的自然现象增添一股诗意。每当欣赏这些美景时，你心里是不是暗暗在想，如果这些花永远不会凋谢落地，那该多好啊。如今，科技正在帮我们一步步达成心愿。

科学家欲解开花落之谜

为何会有所谓的花开花谢、瓜熟蒂落？这些在一般人眼中看起来理所当然的自然现象，在科学家眼里却是非比寻常！

为揭开植物花开花谢的神秘面纱，台湾大学生命科学院植物科学研究所靳宗洛助理教授与美国密苏里州立大学团队经过长时间研究，终于解开了个中奥妙。他们的研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上，成为该期的封面故事，引起了全世界生命科学界的瞩目与重视。

谈到研究缘起，专研植物分子生物学的靳宗洛笑着说，就如同当年牛顿因为被掉下来的苹果打到头而引发对地心引力的探索一般，身为科学人的他则好奇为何只有成熟的苹果才会从树上掉落。不同以往的思考角度，激发了靳宗洛想要一探花开花谢与瓜熟蒂落的背后原因。

靳宗洛与研究团队选择用阿拉伯芥来当研究对象。阿拉伯芥还有很多其他名字，比如拟南芥、鼠耳芥、阿拉伯草，这种小小的有花植物，在植物科学研究中可是来头不小，当然功劳也不小。它是世界上第一个基因组被完整测序的植物，因此成为理解许多植物性状的一种流行的分子生物学工具，它在农业科学中所扮演的角色，就像是小鼠和果蝇在人类生物学中的一样，许多实验都是围绕它而展开的。

植物究竟通过什么来传递“脱落”的信号

受体是细胞内的一类特殊蛋白质，能与细胞外的特殊信号分子结合，激活细胞内一系列生物化学反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应。

经过研究，靳宗洛认为，植物的脱落作用是一种讯息传递过程，当植物接收到讯息后，就会开始进行瓜熟蒂落等动作，目的是为了脱落植物本身的花瓣、叶片、果实等，以达到“开枝散叶、繁衍后代”的效果，此外也具有自我保护功能，帮助植物顺利脱落已感染病菌的那部分花果。

而帮助植物启动脱落作用最重要的引发分子，就是一种名为IDA的蛋白质。靳宗洛说，IDA就如同是开启植物脱落作用的钥匙，当外界环境迈入秋冬季节转换之际、温度与光照达到一定程度时，IDA就会开始发出指令，并通过植物细胞膜上的两个受体HAESA与HAESA-like2，向花瓣、叶片等传达“脱落”的信号。

HAESA是调控植物器官脱落关键

HAESA是一种很独特的受体，是负责调控植物器官脱落作用最重要的因子，当HAESA与 HAESA-like2接收到来自IDA的讯息后，就会激发植物体内的一系列动作，来调控花瓣与果实的脱落作用。

事实上，过去也有许多科学家试图解开花落之谜，但总是缺乏临门一脚，直到靳宗洛与研究团队找出负责调控植物生长发育作用的HAESA因子，才顺利解构出花开花落的讯息传导蓝图。

HAESA基因的被确认，也让终止花落现象成为可能。靳宗洛表示，通过基因剔除术剔除HAESA基因之后，就能阻断相关讯息传递功能，让“脱落作用”无法继续进行。

研究团队以阿拉伯芥为实验主体的研究结果发现，经过基因剔除的阿拉伯芥，其花萼、花瓣、雄蕊与果实从开花到凋零都不会脱落下来，形成另一种“花果并存”的奇观，相关技术若运用在其他观赏用植物如樱花、玫瑰花上，将有助于增加花的可看性、延长赏花期，让每一年的花季不再来去匆匆、稍纵即逝。

“基因剔除术”其实没那么神秘

不少人都亲眼看过枫叶或花朵从树上落下的景象，但多数人却不知道植物是如何通过脱落作用来让花儿落下。

对此，靳宗洛解释，叶片或花朵之所以可以附着在树枝上不掉落，主要是因为植物叶柄、花柄及果柄基部的离层细胞有点名堂，它们彼此的细胞壁与细胞壁之间具有中胶层。对植物来说，中胶层就如同是胶水一般，可以将花朵、叶片牢牢地黏在植物身上，因此我们才可在花期看到缤纷绽放的各式花朵。

但如果植物进入季节转换或另一个生命周期时，植物就会开始通过HAESA等来调节花朵或叶片的脱落作用，通过植物离层细胞所产生的水解性酵素，来促使细胞壁与细胞壁间的中胶层水解，让花儿或叶片可以顺利从花柄、叶柄上自然落下，导致花谢叶落的现象产生。

而通过基因剔除术的作用，则可以阻断脱落作用的进行，让花儿不落下。靳宗洛表示，所谓的基因剔除，并不是真把植物中的某个基因取出来扔掉，而是利用了一种很常见的细菌——农杆菌。农杆菌是一种普遍存在于土壤中的细菌，它能在天然条件下感染植物的受伤部位，并诱导植物产生肿瘤。而它让植物诱发肿瘤的原因就是，它能将自身的一段DNA转移到植物中去。这段可转移的DNA称为T-DNA，“T”是英文单词transfer（意为“转移”）的首字母。因此，农杆菌是一种天然的能转基因的生物，被誉为“自然界最小的遗传工程师”。靳宗洛就是利用了农杆菌的T-DNA，当这段DNA进入植物细胞核后，刚好插入HAESA基因中，使这个基因失去功能不再发生作用，因而顺利达到叶片不掉、花儿不落的效果。