破解植物界的身分迷霧!生多所整合「基因體工具箱」,為生物多樣性監測精準導航
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在自然界的演化長河中,植物常以極其相似的外觀隱藏其獨特的演化身分。對植物分類學家而言,如何從成千上萬種綠色身影中精準辨識出目標,不僅是學術上的挑戰,也關乎國家生物安全與資源保護的第一道防線。農業部生物多樣性研究所近期發表研究成果,提出一套整合「基因體工具箱(Genomic Toolkit)」的策略框架,為植物鑑定這項古老的科學引入新思維與方法。
生多所表示,這套工具箱的靈感來自於該所多個研究團隊近年在現場處理的一些棘手案例。過去,研究團隊曾利用分子鑑定技術,在紛雜的禾本科植物中,精確鎖定臺灣首見的非洲入侵種毛虎尾草(Chloris pilosa),在野火燎原前便提供防治的關鍵科學依據;這項技術在刑事鑑定上,也化身為「植物偵探」,協助檢警與關務單位在第一時間識破非法交易的違禁植物,守護國境的生物安全。此外,針對臺灣野外形態多變的當歸屬植物,研究團隊透過分子資料與形態特徵的雙重比對,成功發表新物種阿禮當歸(Angelica aliensis),有效處理過去混亂的分類問題。
以往,科學家常利用一種稱作「DNA條碼」的方法來識別物種,這種方法對大多數的動物有效。然而,植物的基因變化不像動物那樣快速,導致很多植物在基因層面上,儘管外表形態差異明顯,但它們的基因序列還是很相似,讓傳統方法變得不太管用。簡單來說,舊有的辨識方法就像是拿著模糊的照片來對比兩個物體,難以看清楚真正的區別。
為了突破現有瓶頸,生多所與國立臺灣師範大學合作,提出更加全面的基因體工具箱架構,可根據不同情況使用不同的技術。例如,對於高階的植物分類(如某些目或科),可以使用簡單的DNA條碼進行辨識;但對於相似度較高、難以區分的植物類群,則會使用更精細的技術來進行分析,甚至可以用最新基因體資料,來解析這些植物的基因結構,找出細微的差異。
生多所指出,從傳統的DNA條碼,到這套基因體工具箱的升級,將成為臺灣未來保護生物多樣性及自然資源的重要技術支柱,幫助我們更好地保護大自然中的每一種植物。未來,該所期透過基因體工具箱的整合策略,結合跨領域專業合作,進一步推動植物鑑定技術的發展。該策略不僅突破了傳統DNA條碼的侷限,還將植物鑑定提升到基因體層級,為植物分類與資源保護提供更精確的工具。隨著新技術的成熟,生多所將持續為國內外科學研究、資源管理與生物多樣性保育提供關鍵支持,守護臺灣獨特的生物多樣性資源。
圖1.不同生物分類群的DNA條碼方法演進歷程。(取自Ho et al., 2025)
圖2.以ITS遺傳片段作為DNA條碼之入侵種鑑定應用。綠色標示之個體是原產地位於非洲的入侵種毛虎尾草。(本圖修改自Liao et al., 2020)
圖3.統計2014至2024以DNA證據協助物種鑑定數(生多所提供)。
圖4.阿禮當歸(Angelica aliensis)。(生多所提供_黃啓俊攝)
圖5.部分鸚鵡飼料含有大麻種子,極可能透過非法管道流入市面(生多所提供)
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