老葉的植物王國

自從人類在一萬一千年前學會了農耕以後，如何提升農作物的產量便成為人們念茲在茲的議題。使用動物的排泄物、以及收集植物的落葉、家庭垃圾製作堆肥，這些方式都在試驗中發現可以提升產量；而可能早在古埃及時代，人們便已經發現種植豆科植物（legumes）如大豆、豌豆等，可以使土壤肥沃。 大豆。圖片來源： wiki 中國在漢朝時已懂得利用大豆與小米、小麥輪作（ 1 ），維持土壤的肥力；同樣的概念，在歐洲大約一千年後才出現。但是，不論是埃及、中國、或是歐洲，對於為何豆科植物可以提升土壤的肥力這件事，都是知其然而不知其所以然。 這個謎題，直到十九世紀末才被解開。1888年，德國的農業化學家Hermann Hellriegel（下圖）與 Hermann Wilfarth發現根瘤可以將空氣中的氮（nitrogen）轉變為氨（ammonia）。在同一年，根瘤菌也被荷蘭的Martinus W. Beijerinck（下圖）發現了（ 2 ）。 Hermann Hellriegel. 圖片來源： wiki Martinus W. Beijerinck.圖片來源： wiki 雖然在過去根瘤菌曾經一度被誤會為真菌（也真的有真菌與植物共生，不過共生的方式與根瘤菌不同），當時Beijerinck將根瘤菌命名為 Bacillus radicicola ，後來才被重新分類到 Rhizobium 這一屬。 從那時候開始，根瘤菌就成為研究者的課題之一。豌豆根瘤菌（ Rhizobium leguminosarum ）的基因體已經在2006年定序完成（如下圖），除了它本身的染色體（右上）以外，根瘤菌還有六個質體，其中與植物共生相關的 nod （根瘤形成，nodulation of the host plant）以及 nit 與 fix （固氮），都位於第三大的質體pRL10上。 豌豆根瘤菌的基因體。圖片來源： Genome Biology 根瘤菌與植物之間的互動是相當複雜的。根瘤菌原本是土壤中自由生活的格蘭氏陰性菌，植物在缺氮時，根部會分泌甜菜鹼（betaine）、類黃酮（flavonoid）與異黃酮（isoflavonoid）等物質來吸引根瘤菌；而根瘤菌受到吸引後，會分泌由糖與脂肪酸構成的Nod factor（如下圖），作用在植物的根毛上，使自己更容易附著。 ...

這兩天有個 新聞 ，在台東東河的農民挖出了一顆22公斤的豆薯。 圖片來源： 自由時報 豆薯是什麼呢？豆薯又名涼薯，學名是 Pachyrhizus erosus ，雖然叫做薯，但是跟茄科的馬鈴薯（ Solanum tuberosum ）以及旋花科的蕃薯（ Ipomoea batatas ）相差很多；反正華人幾乎把所有長在地下的都叫做「薯」，筆者目前唯一想到的例外大概是芋頭（ Colocasia esculenta ）。 豆薯是豆科一年生或多年生藤本植物，可食的部分是它的塊根，生食、熟食都好，大約是因為可以生吃，所以才得了個「涼薯」的名稱。 豆薯。圖片來源： wiki 雖然豆薯的塊根可以食用，但是它的種子與莖葉中含有魚藤酮（rotenone）。 魚藤酮。圖片來源： wiki 魚藤酮會阻斷電子傳遞鏈，使細胞呼吸作用不能進行，是毒性相當高的化學物質；亞馬遜印地安人會用它來毒魚，有些臺灣的漁民也會。所以，豆薯除了塊根以外，其他的部分可吃不得喔！ 參考文獻： Voet. 2013. Principles of Biochemistry. 4th ed. Wikipedia. 豆薯 。

薯條（非當事薯條）。圖片來源： wiki 最近有一則 新聞 提到，由J. R.辛普勞公司（J. R. Simplot Company）生產的基改馬鈴薯--「天生牌」即將問世。這種馬鈴薯到底跟一般馬鈴薯有何不同呢？ 新聞上只有提到這種馬鈴薯的『丙烯醯胺（acrylamide）比原本品種少70%。丙烯醯胺是一種化學物質，可在高溫烹煮馬鈴薯下產出。』 事實上，丙烯醯胺是一種可能的致癌物，美國國家標準的允許暴露量（以每日工作八小時計算）為每立方公尺0.03毫克（0.03mg/m3）。不過，究竟食入丙烯醯胺是否真的會致癌，到2014年還沒有定論。筆者在讀書的時候，那時分析蛋白質樣品都還要自己製作蛋白質膠，就常常使用丙烯醯胺來製作聚丙烯醯胺凝膠，當時指導教授都諄諄告誡丙烯醯胺要小心操作，任何廢液都要小心處理。 丙烯醯胺。圖片來源： wiki 馬鈴薯裡面怎麼會有丙烯醯胺呢？原來是因為馬鈴薯裡面的天冬酰胺（asparagine）在高溫烹煮（烤、炸）時會與還原糖發生反應，產生丙烯醯胺。 天冬酰胺。圖片來源： wiki 而「天生牌」馬鈴薯以基因沈默（gene silencing）技術，使馬鈴薯裡面的天冬酰胺與還原糖的量都降低，這麼一來在高溫烹煮時所產生的丙烯醯胺就少得多了。天冬酰胺是構成我們的蛋白質的20種氨基酸之一，讓它變少雖然可以降低丙烯醯胺的生成，但是否會影響到馬鈴薯的營養價值呢？或許不要高溫烹煮是更好的解決方式？ 除此之外，「天生牌」馬鈴薯也以干擾RNA技術（RNAi）去掉了馬鈴薯的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO），使得這些馬鈴薯不易因擦傷而出現「黑青」。多酚氧化酶也跟 蘋果變黃 有關。 目前，「天生牌」馬鈴薯包含了以下三種品系：Ranger Russet、Russet Burbank與Atlantic。其中Russet Burbank相當常使用於烤與炸，麥當勞的薯條就是以它製成。 參考文獻： Britt E. Erickson. 2015/3/24. FDA Approves Genetically Modified Apple And Potato . C&EN.

在大家都有看過蘋果變黃吧！咬過的、切開的蘋果，過一陣子切口就變黃了，是怎麼回事呢？ 蘋果變黃的現象稱為「褐變」（browning），是因為蘋果中的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）與蘋果的酚醛類化合物（phenolics）進行反應造成， 並不是因為鐵質氧化的緣故。 由於平常多酚氧化酶與酚醛類化合物不存在於同一個位置，因此沒有受傷的蘋果不會變黃。 當蘋果受傷後，多酚氧化酶便可以接觸到這些酚醛類化合物，於是氧化反應發生，蘋果就變黃了。 而泡鹽水為什麼可以抑制褐變呢？因為鹽水中的氧氣少於純水，因此可以延緩 多酚氧化酶的作用，達成延緩蘋果變黃的時間；除此之外，泡糖水、醋、亞硫酸鹽、檸檬酸、蘋果酸、維他命C都可以抑制多酚氧化酶，或只是單純將蘋果用保鮮膜包起來（氧化反應需要氧氣），都可以抑制多酚氧化酶。  在蘋果內，總共有四個基因控制多酚氧化酶的產生。由於酚醛類化合物被認為有益健康，也就是說當蘋果變黃後，營養含量也就降低囉！ 位於加拿大的歐卡納根專業水果公司（Okanagan Specialty Fruits）公司，使用「基因沈默」技術（gene silencing ）將多酚氧化酶的表現量降低。降低的結果就是所產生的蘋果放很久都不會變黃喔！ 一般蘋果（左）與北極牌蘋果（右）。圖片翻攝自 網路 。 目前所改造的頭兩個品種為澳洲青蘋（Granny Smith）與金冠蘋果（Golden Delicious），而北極牌蘋果已經 得到加拿大政府核准 ，即將於2016年上市；美國政府也 已經核准 了。 參考文獻： Arctic Apples. How’d we do that? 科技大觀園. 蘋果為什麼切開後再空氣中會慢慢變色？ 劉展冏等。2013。食品化學（二版）。華格那企業。

圖片來源： wiki 吃過爆米花嗎？爆過嗎？有沒有想過為什麼爆米花會爆？有沒有試過把平常吃的玉米拿來爆爆看呢？ 如果您試過，應該會知道平常我們吃的玉米是爆不起來的。要特殊品種的玉米才能爆出爆米花來。 爆米花用的玉米。圖片來源： wiki 這種特殊的品種（ Zea mays var. everta ）的玉米粒含有大量的硬質澱粉，只有胚的周圍有軟質澱粉；由於軟質澱粉的含水量較高，在加熱時水分急速膨脹，但外側的硬質澱粉緊緊地將水氣包覆在內，造成壓力鍋效應，當水氣膨脹到臨界點時，玉米就爆了！ 爆米花爆裂的過程。圖片來源： wiki 猜猜看爆米花什麼時候開始有的？事實上，考古證據顯示，很可能有玉米時就已經有爆米花了。當哥倫布在1492年到達美洲時，他可能已經看過也吃過爆米花了。 為什麼這麼說呢？因為阿茲特克人稱呼爆米花為mumuchitl，因為玉米在中南美洲是神聖的穀物，爆開後又放出潔白如雪的內在，所以他們把爆米花拿來祭神。1560年代，貝納迪諾‧德‧薩阿貢神父（Father Bernardino de Sahagun）便記載了阿茲特克人拿爆米花來祭神的一幕「將爆米花猶如冰雹一般的灑落」。 最重大的發現是在1948年，兩位哈佛大學的學生在新墨西哥州的蝙蝠洞（Bat Cave）挖出了766個標本：包括去殼的玉米棒子、玉米粒、葉鞘以及玉米的雌花。他們越往下挖掘，玉米棒子越小。其中，有六顆已經爆開或半爆開的爆米花顆粒。他們的老師Paul Mangelsdorf，當時是哈佛的植物博物館的館長，還丟了一兩顆玉米到油鍋裡，試試看是不是還能爆；而這些玉米已經在洞穴裡超過兩千年了！後來提到這個發現時，Mangelsdorf開玩笑地說，很少有研究計畫投資如此之少（他借了150美金給其中一位學生），但收穫卻如此豐厚的。 雖然玉米應該是在紀元前5000-6000年在中美洲馴化，但真正重大的基因變異應該是發生在紀元前2300年左右。幾個關鍵區域的突變，使得玉米產生更大的果實，種子也變得柔軟。爆米花的品種，可能從一開始種植玉米時便已經存在了。 不過，雖然印地安人吃它、用它來祭神，但一開始美國人並不怎麼喜愛爆米花。真正的改變發生在二次世界大戰時，因為糖果都送到前線去了，在美國本土的居民因為沒有糖果可吃，開始把爆米花拿來當零嘴。 後來，Orvill...

埃及的托勒密王朝（Ptolemaic Egypt，332–30 BC）最後一個法老就是「埃及豔后」（Cleopatra VII Philopator），她努力的維持衰落的埃及在獨立狀態，但最後還是在公元前30年亡於羅馬。 羅馬為何會對埃及有興趣？並不是因為垂涎埃及豔后的美色，而是因為小麥。羅馬的人口不斷增加，而國內的土地因耕作而鹽化，羅馬人又不喜歡吃大麥，甚至用「吃大麥」當作處罰的方式，到最後只能從外面（西西里島、薩丁尼亞島、北非、埃及與西班牙）進口糧食，因此羅馬人便想，為何不直接把他們打下來就好呢？ 當然，凱撒（Julius Caesar）與安東尼（Mark Anthony）都曾經是她的入幕之賓，當凱撒在埃及時，當時的法老托勒密（Ptolemy）因為暗殺了凱撒的政敵Pompey（同時也是凱撒的女婿）而得罪了凱撒，埃及豔后請手下把自己偷渡到凱撒的行宮裡，主動引誘凱撒，後來為凱撒生了一個兒子「托勒密‧凱撒」（當時埃及豔后21歲，凱撒52歲，名副其實的老牛吃嫩草）。 不過，後來凱撒並未立這個小朋友為自己的繼承人，反而立了自己的姪子屋大維（Octavius，奧古斯都大帝Augustus）。 埃及豔后與凱撒。 圖片來源：" Cleopatra and Caesar by Jean-Leon-Gerome " by Jean-Léon Gérôme - http://www.mezzo-mondo.com/arts/mm/orientalist/european/gerome/index_b.html . Licensed under Public Domain via Wikimedia Commons . 後來安東尼也跟埃及豔后生了三個小孩，老大與老二是雙胞胎。 安東尼與埃及豔后。 圖片來源：" Lawrence Alma-Tadema- Anthony and Cleopatra " by Lawrence Alma-Tadema - This file is lacking source information. Please edit this file's description and provide a source.. Licensed under Publ...