巨魔芋的气味同行让人想起腐烂的肉，在其罕见的开花期间，吸引了大批好奇的游客前往世界各地的温室。同样让科学家感兴趣的是，巨魔芋在开花前通过一种称为产热的过程自我升温的倾向，这是一种植物中不常见的特性，目前还不太清楚。达特茅斯学院牵头的一项研究调查了巨魔芋罕见的自热和恶臭现象，揭示了产热的遗传途径，并确定腐胺是其气味中新发现的成分。

达特茅斯学院牵头的一项研究深入研究了巨魔芋的本质，揭示了植物开花时产生热量和有气味的化学物质的基本遗传途径和生物机制。在 11 月 4 日发表于 PNAS Nexus 的一篇论文中，由生物科学教授 G. Eric Schaller 领导的科学家还发现了巨魔芋气味的新成分——一种名为腐胺的有机化学物质。

Schaller 和他的同事利用达特茅斯生命科学温室中保存的 21 年老巨魔芋 Morphy 的几朵花，收集组织样本进行基因和化学分析。

巨魔芋不是一朵花，而是一簇小花，隐藏在巨大的中央茎中，称为肉穗花序，可长到 12 英尺高，是该植物最引人注目的视觉特征。这种植物可以多年不开花——通常间隔 5 到 7 年，但一旦开花，就会在一夜之间完成。“这种花很稀少，而且存留时间也很短，所以我们只有很短的时间来研究这些现象，”Schaller 说。

由达特茅斯生物科学教授 Eric Schaller 领导的团队收集了 Morphy（右）的组织样本，这是达特茅斯 21 年的巨魔芋，旨在确定产生这种植物臭味的基本遗传途径和生物机制。图片来源：Eric Schaller/达特茅斯

巨魔芋花朵底部有一层褶边花瓣状的层，称为佛焰苞，展开后在中央茎周围形成一个杯状，内部呈深红色或栗色。佛焰苞开始升温，温度比环境温度高出 20 华氏度，随后很快释放出这种植物的标志性气味，这种气味来自一种臭味十足的硫基化合物混合物，这种化合物会吸引苍蝇和腐尸甲虫，帮助植物繁殖。

2016 年 Morphy 开花时，研究人员在三个晚上收集了九个组织样本，从佛焰苞的温度达到峰值开始——从佛焰苞的唇部和基部，以及佛焰苞的高耸尖刺（称为附苞）。后来，他们又在收集中增加了两个叶子样本。

当时在 Schaller 实验室工作的交换研究学者 Alveena Zulfiqar 想出了如何从组织中提取高质量的 RNA，使团队能够进行 RNA 序列分析并确定基因在植物升温并产生气味方面的作用。

“这有助于我们了解哪些基因正在表达，并了解当附苞升温并发出气味时哪些基因特别活跃，”Schaller 说，“巨魔芋非常适合这两个世界。”他是一位研究植物激素如何调节其生长能力和对环境变化作出反应的分子生物学家。他还兼职写短篇小说，尤其是恐怖小说。

这张巨魔芋热图显示，当花开时，植物中央高耸的尖刺的温度比环境温度高出约 20 华氏度。图片来源：Eric Schaller/Dartmouth

产热，即产生热量的能力，在动物中很常见，但在植物中却很少见。Schaller 说，在动物细胞中，一类称为解偶联蛋白的蛋白质会中断将化学能储存起来的过程，而是将其释放为热量。

RNA 分析显示，与这些蛋白质的植物对应物相关的基因（称为替代氧化酶）在开花开始时提取的组织中表现出更高的表达，尤其是在阑尾中。当时还活跃着参与硫运输和代谢的基因。

为了追踪这些基因所起的作用机制，研究小组在随后的一次开花过程中从植物中分离出组织，并与密苏里大学的合作者合作，使用一种称为质谱的技术来识别和测量其中不同氨基酸（构成蛋白质的分子）的含量。

正如 RNA 分析所预测的那样，他们检测到一种含硫氨基酸（蛋氨酸）的高含量，这种氨基酸是硫基化合物的前体，已知硫基化合物在加热时容易蒸发，产生刺鼻气味。几个小时后，提取的组织中蛋氨酸的含量迅速下降。

Schaller 说，令人惊讶的是，从佛焰苞中提取的组织中检测到了另一种氨基酸的升高，这种氨基酸是腐胺化合物的前体，腐胺是动物尸体开始腐烂时产生的一种气味剂。

这项研究首次在分子水平上揭开了巨魔芋恶臭的秘密，确定了其花朵调节温度的过程，并确定了花簇不同部分在产生吸引传粉者时所起的作用。

巨魔芋还隐藏着更多的谜团，他目前专注于了解预示开花的触发因素，以及饲养在一起的植物是否能同步开花，共同提升气味水平，吸引更多的传粉者。

编译自/Scitechdaily