泰坦魔芋散发出的不寻常气味，因其味道闻起来像腐烂的肉，故俗称尸花，在其罕见的开花期间，世界各地的温室因此吸引了大批好奇的游客前来观赏。同样引起科学家关注的是，尸花会在开花前通过一种被称为生热的过程让自己变暖，这是植物中一种罕见的特性，目前尚未被人们充分理解。

现在，一项由达特茅斯学院主导的研究深入探索了巨魔芋的内部，以期揭示该植物开花时产生热量和散发气味化学物质的基本遗传途径和生物机制。生物科学教授 G·埃里克·沙勒领导的研究团队在 11 月 4 日《美国国家科学院院刊·交汇》上发表的一篇论文中，还确定了巨魔芋气味的一种新成分——一种名为腐胺的有机化学物质。

谢勒（Schaller）及其合作者利用达特茅斯大学（Dartmouth）21岁的巨魔芋（又称尸花，生长在生命科学温室中）几次开花的机会，收集了组织样本，以便进行基因和化学分析。

泰坦魔芋并非单一的花朵，而是由隐藏于巨型中央花序（可长至12英尺高，是这种植物最引人注目的视觉特征）内的众多小花组成的花序。这种植物可能会数年不开花——通常间隔5到7年——但一旦开花，便会在一夜之间绽放。“花朵罕见且花期短暂，因此我们只有很短的时间来研究这些现象，”沙勒说道。

佛焰苞是肉穗花序底部的一层花边状花瓣状结构，它会展开形成一个环绕着中央花茎的杯状结构，其内侧为深红色或栗色。肉穗花序开始升温，温度可比环境温度高出多达20华氏度（约合11摄氏度），随后释放出这种植物特有的气味，这种气味由一系列吸引苍蝇和腐尸甲虫的恶臭含硫化合物混合而成，这些昆虫有助于植物的繁殖。

基因分析与发现

2016 年魔花盛开时，研究人员在佛焰苞温度达到峰值开始的三个夜晚里，采集了九份组织样本——分别来自佛焰苞的苞片和基部，以及被称为附录的佛焰苞高耸的尖刺。后来，他们又采集了两份叶片样本。

当时，在沙勒实验室（Schaller lab）工作的交流研究学者阿尔维娜·祖尔菲卡尔（Alveena Zulfiqar）弄清楚了如何从组织中提取高质量的核糖核酸（RNA），从而使研究团队能够对核糖核酸进行测序分析，并确定基因在加热植物和产生气味中所起的作用。

沙勒是一名分子生物学家，研究植物激素如何调节自身的生长和对环境变化的响应。他还是一名短篇小说作家，尤其擅长恐怖小说：“尸花与这两个世界都非常契合，”他说，“这有助于我们了解哪些基因正在表达，哪些基因在尸花散发热量、释放气味时特别活跃。”

沙勒说，生热或产生热量的能力在动物中很常见，但在植物中却很少见。在动物细胞中，一类被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同源物（称为替代氧化酶）相关的基因，在花蕾开始形成时提取的组织中表达水平较高，特别是在附录中。同时，参与硫转运和代谢的基因在当时也处于活跃状态。

氨基酸在巨魔芋气味中的作用

为了追踪这些基因发挥作用的机制，研究小组在植物再次开花时从中分离出组织，并与密苏里大学的合作者一起，利用质谱技术识别和测量其中不同氨基酸（构成蛋白质的分子）的水平。

正如从其RNA分析中预测的那样，他们检测到一种名为甲硫氨酸的含硫氨基酸含量很高，甲硫氨酸是含硫化合物的前体，已知该化合物在加热时会容易挥发，产生刺鼻的气味。几小时后提取的组织中，甲硫氨酸水平迅速下降。

沙勒说，令人惊讶的是，在花被片组织中检测到另一种氨基酸的含量升高，这种氨基酸是腐胺这种化合物的前体，腐胺是动物尸体开始腐烂时发现的臭气物质。

本研究首次从分子层面揭示了巨魔芋臭味之谜，确定了泰坦魔芋调节温度的过程，并阐明了花序不同部位在产生吸引传粉者的腐肉香味中所起的作用。

沙勒说，莫菲身上还有更多秘密，他现在正集中精力研究哪些预兆开花的诱因，以及放在一起的样本是否会同步开花，以便通过提高气味浓度来吸引更多的传粉昆虫。

参考文献：《泰坦魔芋产热与挥发性物质释放的分子基础》，作者：阿尔维娜·祖尔菲卡尔、比尼斯·贾兹哈尔、萨米娜·沙克尔、威廉·蒂夫斯·桑托斯、特蕾莎·巴里、达娜·奥齐梅克、金·德隆、鲁西·安杰洛维奇、凯瑟琳·格林厄姆、克雷格·申克和埃里克·沙勒，发表于2024年11月4日，《PNAS Nexus》杂志。DOI：10.1093/pnasnexus/pgae492

本研究由美国国家科学基金会资助。