植物標本如何成為微真菌的時間膠囊？

葉片中的隱形世界：什麼是「植物內生真菌」？

在自然界中，沒有一片葉子是孤獨存在的。當我們漫步於森林或公園，目之所及的每一片綠葉內部，其實都潛伏著一個龐大且複雜的微生物世界，其中就包含「植物內生真菌」，它們居住在健康的植物組織內部，既不引起顯著病症，也不破壞宿主結構，而是與植物形成了長期的和平共處關係。部分內生真菌能幫植物抵禦病原菌入侵、增強抗旱與抗逆境能力，甚至促進植物生長，是維持陸域生態系平衡不可或缺的幕後功臣。

然而，想要探索這個「隱形世界」絕非易事。傳統上，真菌學家必須前往野外採集新鮮葉片，並在短短幾天內將真菌分離培養出來，但野外採集受限於時間、空間與人力，較難進行大規模或跨時間與空間尺度的長期追蹤。此外，這種「分離培養法」還存在一個重要的問題，即自然界中有超過 9 成的真菌無法在人工培養基上生長。

近年來，隨著 DNA 定序技術的發展，原本只能依賴傳統的桑格定序 (Sanger sequencing)，逐漸發展出高通量 (High Throughput) 的次世代定序 (Next generation sequencing) 或近年的三代定序 (Third-generation sequencing) 技術，科學家不再需要親自「養出」真菌，只需直接萃取葉片樣本中的 DNA，就能一網打盡其中所有的真菌種類，進一步就真菌群集組成進行生態學分析。這項技術的突破，讓我們將目光投向了一個沉睡多年的寶庫——植物標本館。

標本館的蒐藏，能成為真菌研究的「時間膠囊」嗎？

全球的植物標本館蒐藏著數億份帶有精確採集時間、地點與物種資訊的植物標本，常被用來作為物候學、植物生物地理學等相關研究材料。如果標本在壓製烘乾與長期保存後，依然能完好留存當年生長在植物葉片中的真菌 DNA，那麼標本館將成為研究全球氣候變遷、生物多樣性變遷與微真菌歷史地理學的「時間膠囊」。

然而，將標本館用於微真菌生態學研究前，我們必須先考慮 3 個問題：採集後的植物葉片經過壓製烘乾的過程，是否會破壞真菌群集結構？乾燥後的標本被保存於不同的標本館中，不同館所的儲存環境是否會影響真菌群集？空氣中通常散布著大量的室內真菌孢子，標本館中的孢子是否會附著並汙染標本？為了解決這些問題，我們進行了嚴謹的實驗設計與測試。

首先，為了解植物標本的乾燥過程與長期存放是否會影響真菌群集，我們從國立自然科學博物館（以下簡稱科博館）的植物標本典藏資料庫中，篩選了科博館植物園 3 種常見的植物作為研究對象，包含榕樹、白肉榕與月橘，並分別採集其葉片枝條後壓製成標本。我們將其分成 3 組：採集後立即進行表面消毒的「新鮮葉片」、壓製後放入烘箱烘烤至少 5 天的「乾燥葉片」、以及固定在標本台紙上於科博館植物標本館存放 6 個月後的「標本」。此外，根據標本資料庫，我們也挑選了數年前同樣採自科博館植物園的同種植物的「舊標本」。透過比較這些不同時期的樣本中的真菌群集，我們發現，新鮮葉片、乾燥葉片與標本之間的真菌多樣性與群集組成沒有顯著差異，而舊標本則有不同。

接著為驗證不同標本館環境是否影響真菌群集，我們搜尋並挑選了科博館植物標本館與中央研究院生物多樣性研究中心標本館以及林業試驗所植物標本館之間交換的毛果柃木與柳杉的「複份標本」，由於複份標本是源自同一時間地點採集的植物標本，可作為比較不同館藏環境的絕佳對照組。分析結果發現，決定真菌群集組成的關鍵因素是植物種類，而不是標本存放於哪一個標本館，保存於不同標本館的標本，其真菌群集相似。

至於空氣黴菌會汙染標本嗎？我們連續 6 個月在科博館標本館的標本櫃內部與外部擺放培養皿，收集空氣中的落菌，再與植物標本定序偵測到的真菌進行交叉比對。結果發現，空氣真菌與植物標本真菌群集之間的物種重疊率非常低，所以標本館中的空氣孢子鮮少侵入標本組織內部。我們在標本中所測得的真菌，確實就是植物採集當時所帶有的真菌群集。

植物標本館新價值：探索跨越時空的微真菌群集變遷

這個由科博館團隊完成的研究，已於今年發表於國際知名植物學期刊《林奈學會植物學雜誌》(Botanical Journal of the Linnean Society），為全球植物標本館的微真菌生態學研究提供了進一步的實驗證據基礎，並增添了植物標本的新利用價值。我們證明了標本壓製烘乾過程與保存不會改變葉內真菌群集組成，標本館蒐藏確實是研究植物微真菌的可靠資源。然而，研究者在使用保存數年以上的歷史標本時，需注意到 DNA 降解 (degradation) 可能帶來的多樣性下降與物種組成偏移。

利用植物標本進行植物內生真菌生態學研究，打破了野外採集和分離真菌的時間與空間限制，讓生物學家能夠利用標本研究過去到現在的植物體內的真菌群集變化，進而探索全球氣候變遷、環境汙染或外來種入侵對微真菌多樣性的深遠影響。蒐藏於標本館裡的大量標本，不再只是靜默的乾葉，而是等待著微生物生態學家前來打開的「微真菌時間膠囊」。下次當您看到博物館展示的植物標本時，不妨多停留一會兒，想像那些葉片正默默守護著跨越時空的微觀生命故事。