解開珊瑚有性生殖的秘密 海大團隊研究登國際期刊

珊瑚,是台灣海洋針對的寶藏,但台灣海域變化劇烈,引發「珊瑚大白化」, 經屏東海洋生物博物館初步調查,原本後壁湖常見珊瑚群體,但今年珊瑚面積卻大量縮減;而在核三廠出水口也發現珊瑚群體減少、受損情形。

屏東海洋生物博物館科學教育組研究員樊同雲表示,台灣珊瑚種類多樣,但變化卻也相當劇烈,氣候、海水溫度、海流水流都會影響珊瑚群體消長,珊瑚復育工作更顯重要。

近日,珊瑚人工繁殖工作又有新突破,專注珊瑚復育研究二十餘年的海洋大學研究團隊日前在腎形真葉珊瑚卵母細胞中發現具有抗氧化功能的「粉紅螢光蛋白」,可以用於保護珊瑚卵母細胞DNA、卵黃蛋白質及脂質不被氧化,在胚胎發育過程中也能保護胚胎內DNA及脂質。

「粉紅螢光蛋白」可以保護卵母細胞、受精胚胎,穩定珊瑚有性生殖的受精情況,提高孵育成功率,未來可望穩定珊瑚人工繁殖情況,該研究結果已發表於國際期刊“Scientific Reports”。

「但珊瑚人工復育的路還很漫長!」海大研究團隊表示,單靠保護卵的螢光蛋白還不能完成珊瑚人工復育工作,還需要配合前期排卵、後端的讓卵催熟,才能完成復育工作,但目前相關研究尚未完成,還需繼續投入研究工作。

%e7%8f%8a%e7%91%9a%e7%94%a2%e5%8d%b5%ef%bc%88%e6%b5%b7%e5%a4%a7%e6%8f%90%e4%be%9b%ef%bc%89
珊瑚產卵(圖片提供/海洋大學)

螢光蛋白讓珊瑚五彩繽紛

珊瑚五彩繽紛,被問及「粉紅螢光蛋白」會很難發現嗎?海洋環境與生態研究所助理教授識名信也笑答,「倒也不會,其實粉紅螢光蛋白用肉眼就能看到了。」很多人都誤以為珊瑚顯現出的顏色是攀附在珊瑚體上共生藻的顏色,其實不然,「那些顏色就是珊瑚螢光蛋白的顏色。」

「所以其實珊瑚螢光蛋白有各種顏色,可能是粉色、藍色、綠色。」識名信也解釋,不論是哪種顏色的螢光蛋白,其實都有抗氧化、保護卵母細胞的功能。

既然珊瑚螢光蛋白用肉眼便能看到,為何投入研究二十餘年才有了初步成果?識名信也表示,早期都只知道珊瑚存在螢光蛋白,而不知道螢光蛋白跟珊瑚生殖之間的關係,「直到本次研究結果出爐才正式確立兩者之間的關聯,因此別具意義。」

而之所以會發現兩者之間的關係,識名信也表示,「其實也是出乎意料的結果!」當初只是為了找出珊瑚有性生殖相關的基因,因此針對非繁殖季節與繁殖季節兩組珊瑚體內的基因進行比較,過程中意外比對出粉紅螢光蛋白基因表現差異,才發現螢光蛋白與珊瑚生殖有關。

%e8%85%8e%e5%bd%a2%e7%9c%9f%e8%91%89%e7%8f%8a%e7%91%9a%e5%9c%a8%e6%b0%b4%e4%b8%ad%e7%9a%84%e6%a8%a3%e8%b2%8c%ef%bc%88%e6%b5%b7%e5%a4%a7%e6%8f%90%e4%be%9b%ef%bc%89
腎形真葉珊瑚在水中的樣貌(圖片提供/海大大學)

國內珊瑚研究不足 需從頭建立資料

「國內從事珊瑚研究的人不多,所以相關基礎資料都要從頭開始建檔。」識名信也談到研究困難時表示,珊瑚的身體資料、生殖週期、DNA序列等基礎研究資料不足,能參照的資料不多,團隊花了相當多時間進行基礎研究、建立珊瑚資料檔案。

此外,研究過程中所需要的珊瑚樣本檢體也都是由學生親自前往墾丁海域採集而來,「潛水很危險,但為了實驗採樣,學生往往一年要潛下去五、六次。」識名信也表示,整個採樣過程完全由研究團隊獨立運作,相當辛苦。

珊瑚復育往前邁一大步

雖然珊瑚可以利用珊瑚裂片、斷枝、觸手無性生殖出一個新的珊瑚群體;也可以將精、卵排放到海水中,在體外受精,有性生殖出珊瑚幼蟲,但識名信也、樊同雲雙雙強調,「人工復育珊瑚必須有性、無性繁殖雙管齊下!」

樊同雲進一步解釋,無性生殖確實能夠快速擴大珊瑚蟲族群面積,個體之間並無遺傳變異,若面臨生活環境變化,恐因難適應而大面積消失;反觀,有性生殖透過精、卵結合,組成基因具有多樣性,珊瑚個體之間存在基因差異,在生活環境劇變的情況下,適者生存,族群適應情況可能相對穩定。

目前海大已經找到珊瑚性成熟賀爾蒙,以及保護卵母細胞的粉紅螢光蛋白,但仍不確定兩者之間該如何搭配作用;也還需研究排卵、催熟卵的必要條件,未來若掌握珊瑚的生殖週期、排卵情況,可望穩定珊瑚有性繁殖數量。

「這真的是很重要的一步!」樊同雲肯定海大研究結果,並表示,過去台灣對珊瑚生殖的認識大多停留在「排卵時間」,經過海大研究,又進一步了解珊瑚排卵機制、變因,「珊瑚復育繁殖工作進程又大大往前邁進一大步。」

%e6%b5%b7%e5%a4%a7%e6%a0%a1%e9%95%b7%e5%bc%b5%e6%b8%85%e9%a2%a8%e8%a7%a3%e9%87%8b%e7%8f%8a%e7%91%9a%e7%9a%84%e6%9c%89%e6%80%a7%e7%94%9f%e6%ae%96%ef%bc%88%e6%b5%b7%e5%a4%a7%e6%8f%90%e4%be%9b%ef%bc%89
海大校長張清風解釋珊瑚的有性生殖(圖片提供/海洋大學)