巨魔芋的氣味同行讓人想起腐爛的肉，在其罕見的開花期間，吸引了大批好奇的遊客前往世界各地的溫室。同樣讓科學家感興趣的是，巨魔芋在開花前透過一種稱為產熱的過程自我升溫的傾向，這是一種植物中不常見的特性，目前還不太清楚。達特茅斯學院主導的一項研究調查了巨魔芋罕見的自熱和惡臭現象，揭示了產熱的遺傳途徑，並確定腐胺是其氣味中新發現的成分。

達特茅斯學院領導的一項研究深入研究了巨魔芋的本質，揭示了植物開花時產生熱量和有氣味的化學物質的基本遺傳途徑和生物機制。在11 月4 日發表於PNAS Nexus 的一篇論文中，由生物科學教授G. Eric Sc​​haller 領導的科學家還發現了巨魔芋氣味的新成分——一種名為腐胺的有機化學物質。

Schaller 和他的同事利用達特茅斯生命科學溫室中保存的21 年老巨魔芋Morphy 的幾朵花，收集組織樣本進行基因和化學分析。

巨魔芋不是一朵花，而是一簇小花，隱藏在巨大的中央莖中，稱為肉穗花序，可長到12 英尺高，是該植物最引人注目的視覺特徵。這種植物可以多年不開花——通常間隔5 到7 年，但一旦開花，就會在一夜之間完成。 「這種花很稀少，而且存留時間也很短，所以我們只有很短的時間來研究這些現象，」Schaller 說。

由達特茅斯生物科學教授Eric Sc​​haller 領導的團隊收集了Morphy（右）的組織樣本，這是達特茅斯21 年的巨魔芋，旨在確定產生這種植物臭味的基本遺傳途徑和生物機制。圖片來源：Eric Sc​​haller/達特茅斯

巨魔芋花朵底部有一層褶邊花瓣狀的層，稱為佛焰苞，展開後在中央莖周圍形成一個杯狀，內部呈現深紅色或栗色。佛焰苞開始升溫，溫度比環境溫度高出20 華氏度，隨後很快釋放出這種植物的標誌性氣味，這種氣味來自一種臭味十足的硫基化合物混合物，這種化合物會吸引蒼蠅和腐屍甲蟲，幫助植物繁殖。

2016 年Morphy 開花時，研究人員在三個晚上收集了九個組織樣本，從佛焰苞的溫度達到峰值開始——從佛焰苞的唇部和基部，以及佛焰苞的高聳尖刺（稱為附苞）。後來，他們又在收集中增加了兩個葉子樣本。

當時在Schaller 實驗室工作的交換研究學者Alveena Zulfiqar 想出瞭如何從組織中提取高品質的RNA，使團隊能夠進行RNA 序列分析並確定基因在植物升溫並產生氣味方面的作用。

「這有助於我們了解哪些基因正在表達，並了解當附苞升溫並發出氣味時哪些基因特別活躍，」Schaller 說，「巨魔芋非常適合這兩個世界。」他是一位研究植物激素如何調節其生長能力和對環境變化反應的分子生物學家。他也兼職寫短篇小說，尤其是恐怖小說。

這張巨魔芋熱圖顯示，當花開時，植物中央高聳的尖刺的溫度比環境溫度高出約20 華氏度。圖片來源：Eric Sc​​haller/Dartmouth

產熱，即產生熱量的能力，在動物中很常見，但在植物中卻很少見。 Schaller 說，在動物細胞中，一類稱為解偶聯蛋白的蛋白質會中斷化學能儲存的過程，而是將其釋放為熱量。

RNA 分析顯示，與這些蛋白質的植物對應物相關的基因（稱為替代氧化酶）在開花開始時提取的組織中表現出更高的表達，尤其是在闌尾中。當時也活躍著參與硫運輸和代謝的基因。

為了追蹤這些基因所起的作用機制，研究小組在隨後的一次開花過程中從植物中分離出組織，並與密蘇里大學的合作者合作，使用一種稱為質譜的技術來識別和測量其中不同氨基酸（構成蛋白質的分子）的含量。

正如RNA 分析所預測的那樣，他們檢測到一種含硫氨基酸（蛋氨酸）的高含量，這種氨基酸是硫基化合物的前體，已知硫基化合物在加熱時容易蒸發，產生刺鼻氣味。幾個小時後，提取的組織中蛋胺酸的含量迅速下降。

Schaller 說，令人驚訝的是，從佛焰苞中提取的組織中檢測到了另一種氨基酸的升高，這種氨基酸是腐胺化合物的前體，腐胺是動物屍體開始腐爛時產生的一種氣味劑。

這項研究首次在分子層面上揭示了巨魔芋惡臭的秘密，確定了其花朵調節溫度的過程，並確定了花簇不同部分在產生吸引傳粉者時所起的作用。

巨魔芋還隱藏著更多的謎團，他目前專注於了解預示開花的觸發因素，以及飼養在一起的植物是否能同步開花，共同提升氣味水平，吸引更多的傳粉者。

編譯自/ Scitechdaily