跳到主要內容

植物微生物體:下一個綠色革命?

發生於二十世紀中期的綠色革命,包括了品種的改良與化學肥料的使用,使得農作物的產量大大上昇,相同面積的土地可以養活更多人。但是,依靠品種的改良,似乎已經走到了盡頭根據聯合國的估計,目前地球上的七十億人口中,有十億在飢餓狀態;面對日益增加的人口--在本世紀中葉將超過九十億--以及土地退化、土壤流失、氣候變遷等挑戰,我們要如何養活這麼多人呢?

最近有不同的研究團隊,都將眼光轉到過去沒有留意過的一個新領域:植物微生物體(Plant Microbiome)。近年來正在進行的人類微生物體計畫(The Human Microbiome Project )顯示了跟人類「同居」的微生物有幾十萬億。這些跟人類「同居」的微生物,影響我們的口味、代謝甚至心理狀態。過去對與植物「同居」的微生物的了解,僅限於根瘤菌(Rhizobium)以及一些與植物根部共生的真菌(Mycorrhizae)。現在,科學家們開始著手研究植物的微生物體,而且不僅僅是幾千億住在土壤中的微生物。植物的根、葉和花裡面各自住著大不相同的微生物群落,他們在遺傳上的多樣性可能是其寄主(植物)的數千倍甚至數十萬倍。植物的「微生物體」,很像人類微生物體,使植物更容易獲得養分,並有助於抑制疾病。科學家和農民都認為,了解植物微生物體會是農業的下一件大事。



在豆科植物根瘤(root nodule)中生活的根瘤菌
圖片來源:維基百科


Amanita屬真菌共生的根尖。圖片來源:維基百科


儘管人類從一萬多年前就開始種田,但是到最近才開始著手深入了解植物和微生物之間的相互作用。例如,北卡羅萊納大學教堂山分校(the University of North Carolina at Chapel Hill,)的植物免疫學家Jeff Dangl和他的同事最近發現,土壤中的細菌協助十字花科野生植物決定開花時間。該研究結果發表在六月的「生態學快報」(Ecology Letters)。而早在2012年,該團隊驚訝地發現,有很多鏈黴菌跟植物一起生活。鏈黴菌通常被用來合成抗生素,或許在植物體內是用來保護植物免受感染。Dangl博士的研究團隊認為,考慮到全球糧食需求增加這個面向,或許理解植物與微生物之間的親密關係,更重要貢獻的是可以提高農業生產力。


植物生技公司也這樣認為。在過去兩年裡,BASF、拜耳作物科學(Bayer CropScience)、Chr. Hansen、諾維信(Novozymes)、孟山都(Monsanto)和眾多的新設立的科技公司已在該領域投資了大約二十億的研究和開發經費。他們大多數正在從事所謂的生物製劑(biologicals),生物作物的輔助製劑(living crop aids)。例如,湯姆·約翰遜(Tom Johnson),最近把他的南達科他州的TJ技術公司賣給了諾維信,他們主要的成果是開發一種稱為「QuickRoots」的技術,可以將細菌和真菌塗在種子外層,藉以刺激根系生長。


比起傳統育種和基因改良,微生物的應用也可以更快地用於幫助植物擺脫疾病,以及減少肥料浪費。諾維信執行副總裁Thomas Videbæck說,該公司打算利用微生物技術來補充,而不是取代傳統方法。 任何一項技術都不可能是銀色子彈,但是,我們很快就會需要克服一切困難來產生雙倍的糧食,以養活九十億人。


參考資料:

2014/7/15.Untapped Plant Microbiome Could Help Feed Billions


留言

這個網誌中的熱門文章

吃到含植物生長激素的水果會性早熟?

今天看到一則新聞「激素催熟鳳梨! 吃多恐性早熟」,害我出考題出到一半又要分心來處理這件事。

這則新聞裡面言之鑿鑿地說:

為了讓兩年生鳳梨,提早賣個好價,有不肖果農在鳳梨心施打生長激素,讓鳳梨變大又變甜,吃進肚子裡,尤其對孩童,可能影響荷爾蒙,導致性早熟

看了真的讓人不知道該說什麼才好。鳳梨的外皮極硬,要「打」生長素進去,筆者不知道要用什麼樣的工具才辦得到;另外,果實的發育是整個一起長的,如果在成長的過程中用針筒之類的去注射鳳梨,整個果實都會停止生長,並非局部變黑。鳳梨局部變黑通常是因為果實發育的過程中氣候變化太劇烈(太熱是常見的原因),整園的鳳梨幾百顆,要用注射的,只能說打到天亮都打不完吧。

噴灑生長素是比較有可能的,植物也的確有生長素,不過植物的生長素真的會對動物有影響嗎?我們先來看一下會讓植物生長的激素們是什麼。

通常我們提到植物的生長素就是說IAA(吲哚乙酸,indole-3-acetic acid)。

吲哚乙酸在植物裡面有非常多的效用,包括讓莖延長、使果實單維結果(不用授粉)、植物的光趨性(通常翻成向光性,phototropism)也跟它有關。

吲哚乙酸的化學式是C10H9NO2,是個小分子化合物。

另外一類會讓果實長大的植物賀爾蒙是吉貝素(gibberellic acid, GA)。

無子葡萄常會用到吉貝素讓果實長大,主要是因為果實裡的種子是天然吉貝素的來源,無子的果實因為缺乏吉貝素會比較小,所以果農會噴灑吉貝素讓果實長大。

吉貝素的化學式是C19H22O6,比生長素大概大了快一倍,不過還是屬於小分子化合物。

但是不管是生長素還是吉貝素,筆者查了很多資料,都沒有提到可以刺激動物生長的活性。倒是合成的生長素2,4-D曾有一度被懷疑可能致癌,不過美國的環保署在2007年也已經宣布沒有任何證據支持它會致癌。2,4-D的化學式是C8H6Cl2O3,還是一個小分子化合物。

至於動物的生長激素呢?以人的生長激素GH1為例,它不是小分子化合物,而是一個由191個氨基酸構成的多肽。

上圖的每個小球就是一個原子,而植物的「生長激素」,不管是生長素、吉貝素還是合成的2,4-D,都是幾十個原子的小東西;動物的生長激素則是數千個原子的龐然大物,根據默克藥典(Merck Index),人的生長激素的化學式是C990H1529N263O299S7,跟植物的「生長激素」大大不相同,怎麼…

再談鳳梨謠言:提早採收是因為噴了「成長激素」?

說實在的,筆者談有關鳳梨的謠言已經談到不想談了;但是昨天(2016/5/28)聽女兒提起一個叫做什麼「台灣味道」(第二季)的節目,裡面竟然有種鳳梨的農民自己在黑其他的鳳梨農,說什麼「其他的農民因為有噴成長激素,所以鳳梨都要提早採收,不然會有酒味」,就讓筆者聽了一整個怒。

首先,現在已經沒有人在幫鳳梨噴生長素(auxin)了!至於什麼成長激素或是生長激素,更是沒有的事。這件事筆者的文章裡面已經講得清清楚楚,如果忘記了,可以再去複習幾次。
至於提早採收,是因為採收以後還要運輸到其他地方,所以一定會早點採收,不然運輸的時候就得放冷藏車,否則到零售市場一定會過熟!在遠足文化出版的「台灣的鳳梨」裡面也講得清清楚楚:「太早採收會影響品質,但採收得太遲,也可能有不耐儲運及老化、劣變等問題。一般而言,鳳梨的採收成熟度以果皮之轉色程度為指標,但轉色程度視採收時期、品種及果實質地(有經驗的農友可用果實敲擊反射音來判斷)而異,例如夏季可在剛轉色時採收,但冬季則應等到轉色達三分之二,甚至全轉色才採收,適口性才會比較好;又例如台農十八號及台農十九號的果實,在夏季時常有青皮黃的問題,如果等到轉色程度較高時才採收,則果肉已經過熟。」(第103頁)
讀者看到這裡,應該就了解,提早採收很難避免,至於提前多久,「若採收後立即或短期幾天內就要消費的果實,可在超過三分之一左右轉色後才採收,需經過一至兩週儲運後才消費的果實,則成熟度降低較適當。」(第103頁)
所以,提早採收跟有沒有噴什麼東東都無關,純粹是跟季節、品種、預計消費時間有關。說真的,個別的農友要怎麼種自己的農產品,大家都管不著;但是詆毀他人辛苦耕種的成果,這就可惡得很了。要讓自己的農產品銷路變好,應該要大家一起努力來開拓市場;而不是靠著造謠詆毀其他農友的心血!
參考文獻:
行政院農業委員會農業試驗所著。台灣的鳳梨。遠足文化出版。

關於蕃薯,你知道你吃的是什麼品種嗎?

蕃薯(Ipomoea batatas)從臺灣人的主食、轉變為副食、又轉變為飼料,最後在養生的風潮下,再度躍上餐桌,成為美食,可有人關心過,我們吃的蕃薯是什麼品種嗎?

上面這張照片裡的蕃薯,中間的TN57與TN66,就是台農57號與台農66號,是臺灣最受歡迎的兩種蕃薯喔!

台農57號在1955年由嘉義農試分所將日治時代培育出的台農27號與南瑞苕種(Nancy hall)雜交育成。它黃皮黃肉,目前還是全臺灣產量最大的蕃薯。口感鬆軟,適合烤、煮食或製作薯條。主要產地在雲林、台南、高雄。適合在四~十月間種植。台農57號還曾經隨著農技團飄洋過海到史瓦濟蘭去,協助他們解決糧食問題呢!

至於台農66號呢,就是所謂的紅心蕃薯啦!台農66號是1975年也是由嘉義農試分所選出,1982年正式命名。它是目前栽植最普遍的食用紅肉番薯。在臺灣,幾乎全年皆可栽種,秋冬作五個月可收穫,春夏作四個月就可以收穫囉!

最右邊的台農73號,就是現在所謂的「芋仔蕃薯」啦!它是在1990年以台農62號(♂)x清水紫心(♀)雜交後,在2002年選拔出優良子代CYY90-C17,並於2007年正式命名。由於肉色為深紫色,所以得到「芋仔蕃薯」的暱稱。本品種富含cyanidin 及peonidin 等花青素,具抗氧化功用。

至於常吃的蕃薯葉,則是以桃園2號與台農71號為主,這兩種葉菜蕃薯都不用撕皮就可以直接煮來吃,而且莖葉不易倒伏,方便農民採收喔!

如果您愛吃的是蕃薯的加工食品,如蕃薯餅、蜜蕃薯、蕃薯酥,其實他們大多也是用台農57號與66號來加工的喔!

參考文獻:

蔡承豪、楊韻平。2004。臺灣蕃薯文化誌。貓頭鷹出版。
行政院農委會。甘藷主題館