跳到主要內容

雜草以「人海戰術」來對抗年年春(glyphosate)

在美國,由於使用抗殺草劑(年年春)的作物,加上免耕耕作法(no-till farming),農民年復一年地使用年年春,造成對殺草劑產生抗性的雜草越來越多。在2013年,有七千萬英畝的農田被抗殺草劑的雜草入侵(詳見「美國中西部抗藥性雜草大爆發」),使得專家們建議農民們可能要開始考慮回到深耕了。

最近,堪薩斯州立大學(Kansas State University)的研究團隊,使用了螢光原位標示技術(fluorescent in situ hybridization,FISH),發現了包括地膚(kochia,Kochia scoparia)、帕爾默莧菜(Palmer amaranth,Amaranthus palmeri)以及莧屬植物(common waterhemp,Amaranth rudis)對於年年春的抗性機制。

地膚。圖片來源:"Kochia aka Fire bush 7128" by Rameshng - Own work.
Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons.
原來,年年春之所以能成為全效性的殺草劑,是因為它抑制了EPSPS(5-Enolpyruvylshikimate-3-Phosphate Synthase)這個酵素。EPSPS將莽草酸-3-磷酸(shikimate-3-phosphate)與磷酸烯醇丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)加在一起,產生5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate,EPSP)。

EPSPS酵素參與的反應。圖片來源:"EPSPreactionII" by Boghog - Own work.
Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons.
EPSP往下繼續合成酪氨酸(tyrosine)、苯丙氨酸(phenylalanine)與色氨酸(tryptophan),由於植物是自營生物,不能如動物由食物中取得氨基酸,因此,當EPSPS被年年春抑制時,植物便因為無法合成這三個氨基酸而死亡。

對於年年春有抗性的基改作物,是因為轉入了農桿菌(Agrobacterium tumefaciens)的EPSPS。因為農桿菌的EPSPS對年年春有抗性,當帶有農桿菌EPSPS的農作物接觸到年年春時,便可以存活下來。

當初使用這個機制時,曾有人憂心農桿菌的EPSPS會經由基改作物的花粉,傳播到這些農作物的野生種中,產生所謂的超級雜草;但是當超級雜草真的產生時,卻不是出現在這些農作物的野生種中,而是出現在帕爾默莧菜、地膚、以及其他的莧屬雜草中。究竟他們是如何對年年春產生抗性的呢?

堪薩斯州立大學的研究發現,原來這些雜草將它們的EPSPS重複了好多次。多少次呢?研究團隊發現,當雜草中帶有九到十二份的EPSPS時,便可以抵抗一般農田中使用劑量的兩倍;而當雜草中帶有十六份EPSPS時,即使年年春的劑量加到六倍,都對它無可奈何了。

只能說,種子植物原本就會有產生多倍體的傾向(詳見「整園甘蔗同一株」),而當天擇或人擇的壓力,會使得多倍體的生存有利時,當然多倍體就會螽斯衍慶,生生不息囉!原本產生特別多EPSPS是不必要的,當人們持續使用年年春時,產生特別多的EPSPS的雜草,便因為體內有那麼多的EPSPS,可以用人海戰術來打敗年年春。不要忘了,酵素跟他的抑制劑之間,本來就存在著劑量平衡的問題;再強的抑制劑,如果酵素用人海戰術去拼的話,也是可以突破防線的,而這三種雜草,就是成功地運用了人海戰術,來打敗年年春。恐怕再用下去,就真的會「種豆南山下,草盛豆苗稀」,接著大概還要「晨興理荒穢,帶月荷鋤歸」才有辦法打贏了!

參考文獻:

2015/2/19. Invasive weed Kochia's resistance to well-known herbicide stems from increase in gene copies. Science Daily.

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