根據斑點花色之生成平衡機制的擾動以電腦模擬預測小丑花蝴蝶蘭多變的花色色素圖案
小丑花蝴蝶蘭 （小丑花）始於蝴蝶蘭科組織培養時產生的個體變異，以前所未見的斑駁紫色色塊聞名。育種經驗表示小丑花子代的性狀遺傳，甚至組織培養後代的花色與父母本差異甚大。因此，為了增加小丑花花色的育種穩定性，我們試圖刻畫小丑花多變花色背後的調控機制。礙於小丑花多變的花色圖案，具重現性的實驗材料難以被挑選。在本篇研究中，我們藉由電腦模擬探討花青素激活子 PeMYB11，花青素抑制子 PeMYBx， 反轉錄轉座子 Harlequin Orchids Retrotransposon 1 (HORT1) 和 microRNA858 (miR858) 之間交互作用對斑點花色生成的影響，並藉此建立完善的小丑花花色調控機制的生物概念模型。研究結果發現雖然 PeMYB11 和 PeMYBx 在花青素生成機制中扮演拮抗角色，PeMYB11 卻促進 PeMYBx 生成，進而產生斑點花色圖案（圖ㄧ）。已知小丑花中全長 HORT1 抑制 PeMYB11 的生成，而 HORT1 的單一 LTR 則促進 PeMYB11 的生成率。此外，紫色區域中的 miR858 表現量較白色區域低，導致紫色區域的 PeMYB11 降解率較低。兩因子在特定條件下均增強小丑花的花青素累積。根據已建構的斑點花色生成的數學模型，模擬結果顯示 HORT1 的單一 LTR 促使小丑花斑點增大，但卻不足以導致斑點融合產生融斑，而且斑點增大程度有上限。另一方面，較低的 PeMYB11 降解率則瓦解了週期性斑點的生成。因此，兩因子雖然都增強花青素累積，卻以不同的形式影響小丑花花色圖案的生成。模擬結果顯示減少的 miR858 表達量擴大了 HORT1 所誘導之大斑點邊界，進而形成了小丑花標誌性的斑駁紫色色塊。另外，我們也發現全長 HORT1 和單一的 LTR 在花瓣組織中的分佈將影響花色圖案生成。模擬結果重現 P. Yushan Little Pearl 的花色圖案（圖二）。藉由重新探討前人研究數據且輔以數學模型的模擬，我們成功地清晰刻畫多重因子間的互動如何影響小丑花花青素的生成與累積。根據此研究成果，將有機會為未來小丑花的育種提供有效且創新的方法與思維。
論文發表：
Ti-Wen Lu (盧提文), Wen-Huei Chen (陳文輝), Pao-Yang Chen (陳柏仰), Yu-Chen Shu (舒宇宸), and Hong-Hwa Chen ( 陳虹樺). (2024) Perturbation of periodic spot-generation balance leads to diversified pigmentation patterning of harlequin Phalaenopsis orchids: in silico prediction. BMC Plant Biology, 24, 681.
https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-024-05305-z