蘭科植物葉綠體與細胞核中NDH複合體相關基因的缺失

葉綠體NAD(P)H dehydrogenase-like (NDH)複合體自細胞核與葉綠體基因組轉譯出大約30個次單元且普遍存在於大多數的陸生植物中。包含小蘭嶼蝴蝶蘭(Phalaenopsis equestris)、鐵皮石斛(Dendrobium officinale)、黃花石斛(D. catenatum)在內，部分蘭科植物葉綠體基因組最多達11個ndh (cp-ndh)基因發生缺失的情形。我們對這些蘭花的cp-ndh基因是否完全缺失或是藉由演化過程中轉移至細胞核基因組中並獲得保留進行研究。我們更進一步評估是否當葉綠體cp-ndh以及細胞核的NDH相關基因同時發生缺失時，將導致NDH複合體不存在植物體中。與含有完整葉綠體cp-ndh與細胞核NDH相關基因的擬蘭(Apostasia odorata)做為比較，顯示所有蘭科植物的其他姐妹群物種包含三個已發表序列的蘭科植物小蘭嶼蝴蝶蘭、鐵皮石斛、黃花石斛皆發生cp-ndh全部缺失，且在這四種蘭科植物的細胞核基因組並沒有葉綠體cp-ndh的基因拷貝的存在。這個觀察結果顯示對於部分植物而言NDH複合體並非有存在的必要性。藉由現今可使用的質體基因組序列與細胞核基因體轉錄組資料進行基因組與轉錄組比對，在660種自營植物中含有47種、以及所有光異營植物皆缺少質體cp-ndh基因轉錄，此結果更顯示這些物種沒有具功能性NDH複合體存在的證據。我們的研究結果指出NDH複合體在自營植物物種中可以發生缺失。更進一步而言，NDH複合體的缺失可促進光合自營轉變為異營生活型態的可能性。
林崇熙

林崇熙、陳健尉、邱啟洲、蕭震緯、楊承叡、金效華、James Leebens-Mack、Claude W. dePamphilis、黃耀廷、楊翎虹、張莞蓉、Ling Kui、Gane Ka-Shu Wong、胡哲明、王文、施明哲 (2017) The Plant Journal,