從新幾內亞到你手中的黑糖珍奶：甘蔗的基因旅程超乎想像

甘蔗是熱帶地區重要的經濟作物，近年還成為生質能源的重要原料。然而，儘管經濟與農業的重要地位，甘蔗起源與演化歷程仍是未解之謎。原因之一，是極度複雜的基因結構：除了染色體數量大，跨物種雜交又缺乏穩定的染色體組成。這些因素，都使追溯甘蔗的演化脈絡極具挑戰性。

近期，國際期刊《Cell》刊登一項突破性研究：科學家對 390 個甘蔗及近親進行大規模深入分析。團隊利用基因定序、葉綠體發育分析，成功重建甘蔗祖先的基因圖譜。這不僅揭示甘蔗被人類馴化的歷程，也梳理複雜的遺傳路徑，並為改良甘蔗品種提供極具價值的科學線索。

甘蔗染色體數量可高達 120 條，是玉米（20 條）、稻米（24 條）數倍，每個基因可能有超過三個不同祖先物種的版本。此外，甘蔗演化時頻繁發生跨物種雜交，使傳統分析法難準確追溯祖先。因此，本次以法國蒙彼利埃大學（University Montpellier）為首的團隊，引入 DNA 重複序列分析法（重複 k-mer），幫助辨識不同甘蔗祖先的 DNA 片段。

甘蔗的起源與馴化

分析結果顯示，現代栽培的甘蔗（Saccharum officinarum）是由野生種新幾內亞馴化而成。過程並非單一事件，而是歷經多野生種的基因混合，最後形成適合農業栽培的甘蔗品種。葉綠體分析也顯示，現代甘蔗的遺傳來自不同分支的野生甘蔗。這種多源性模式挑戰過去「單一起源」假設，並突顯人類對野生植物的選擇與傳播所扮演的關鍵角色。這些有「高糖分、粗莖」的甘蔗，最初只咀嚼食用，後來逐漸傳播到東南亞、印度及其他熱帶地區，最終發展出製糖技術。

令人訝異的是，團隊在部分甘蔗樣本發現不明來源的基因組片段，這些片段在現代品種普遍存在。推測可能來自東美拉尼西亞地區。這項發現不僅拓展甘蔗演化的理解，也提示著自然界仍潛藏未開發的遺傳寶庫。