老葉的植物王國

取自：消失的40年代：造飛機的小孩們 一直以為「青仔欉」用來罵白目的人，是因為檳榔樹就這樣平地而起，有點突兀的關係；原來「青仔欉」是因為日圓百元券背面印檳榔樹，於是就被俗稱為「青仔欉」。  由於日治時代百元券非常少見，所以沒看過「青仔欉」的人就是少見世面的人。 換做現在的臺灣，大概可以說是沒看過二千元鈔的人吧？那麼是要說沒看過「櫻花鉤吻鮭」還是要說沒看過「南湖大山」呢？ 參考資料： 中央銀行新聞稿。 新聞發布第075號(發行新臺幣貳仟圓券) 陳婉真著。消失的40年代：造飛機的小孩們。白象文化。

大家常常吃生蕃茄、熟蕃茄，但可能不知道，原生種的蕃茄都是小小顆的（類似聖女小蕃茄），大顆的（如牛蕃茄）都是栽培種。到底是什麼原因造成蕃茄有大有小呢？ 蕃茄的大小是因為子房室的數目造成的。 究竟是什麼原因造成子房室的數目變化呢？ 圖片來源： wiki 當我們把蕃茄橫切（如下圖），會看到蕃茄的果實裡面有很多「房間」。大的蕃茄房間比較多，小的蕃茄房間比較少。這些「房間」其實叫做「子房室」（locule）。 大蕃茄有四個子房室，小蕃茄只有兩個。 photocredit：葉綠舒 科學家們過去已經知道，有兩個基因突變會影響到蕃茄的子房數目。一個稱為 lc （ locule number ，子房室數目），另一個是 fas （ fasciated ，簇生）。這兩個突變彼此間有加成效果，所以同時具有 lc 與 fas 的突變蕃茄果實會更大。 最近冷泉港（Cold Spring Harbor）的研究團隊，在蕃茄裡發現了兩個新的基因，當它們突變時會產生超大蕃茄。這兩個基因被稱為 fab （ fasciated and branched ，簇生且分支）與 fin （ fasciated inflorescence ，花莖簇生）。 進一步的分析發現， fab 其實跟阿拉伯芥的CLV1是一樣的。在阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ），CLV1、CLV3與WUS一起調節阿拉伯芥的頂芽生長點。CLV3是個小分子的多肽（大約12-13個氨基酸），當他與CLV1受器結合以後，便會去抑制WUS的表現，而WUS又會去正向調節CLV3的表現。頂芽生長點因為有他們三個（還有其他配角，不過為了聚焦就不提了），得以維持在適當的大小。 當阿拉伯芥的 Clv1 或 Clv3 基因發生缺損時，WUS便會開始到處表現。結果就是頂芽生長點變大、（花莖的）分支也變多。而這篇研究裡的蕃茄， fab 的突變造成不僅是花莖的分支變多（下圖b），每一朵花的花器也變多了（下圖f右下），於是子房室的數目也增加，結果就是有六個子房室的大蕃茄。 圖片來源： Nature Genetics 另一個基因 fin 的突變更誇張，花莖的分支（上圖c）以及每朵花的花器數目增加得更多（上圖g右下），於是長出來有12個子房室的超級大蕃茄！ 有趣的事情是， Fin 並不是...

鴉片罌粟。圖片來源： wiki 上次我們提到兩個團隊已經幾乎把合成鴉片所需的酵素放到細菌與酵母菌中（見「 在家合成鴉片可能嗎？ 」 ），最近發表在Sciencexpress的研究論文，更已經突破了這一點！ 先前的研究已經進展到，可以由( R,S )-Norlaudanosoline合成到（ S ）-reticuline；而（ R ）-reticuline到嗎啡也已經完成，就獨獨從（ S ）-reticuline到（ R ）-reticuline沒辦法。 加拿大的研究團隊當初推想認為：由（ S ）-reticuline到（ R ）-reticuline需要三個酵素；不過，也有其他科學家認為只需要兩個酵素。到底是三個還是兩個呢？最近，這個問題被由英國與澳洲組成的研究團隊解答了！原來從（ S ）-reticuline到（ R ）-reticuline所需要的酵素只有「一」個（1）！ 不過，這一個酵素其實同時具備有細胞色素P450（cytochrome P450）與氧化還原酶（oxidoreductase）活性，所以可以說原先推想認為是兩個酵素的科學家，也沒猜錯啦。 為什麼英國與澳洲的研究團隊這麼厲害，可以找到加拿大團隊找不到的基因呢？原來他們手上有一個突變種鴉片罌粟。這個突變種體內的reticuline濃度特別高，因為它無法把（ S ）-reticuline轉為（ R ）-reticuline。 但是，這個突變種過去就已經有了。只是，當時研究它的人並不認為它是少了把（ S ）-reticuline轉為（ R ）-reticuline的能力；因為當時他們使用了干擾RNA的技術製造了突變種，使它產生了codeinone reductase這個基因的缺失。奇妙的是，雖然這個基因位於整條代謝途徑的下游，它的缺失卻使得（ S ）-reticuline累積（2），中間相差了八個步驟。 當時他們認為，這個現象應該是回饋抑制（feedback inhibition）的緣故；不過當時他們也發現，中間的幾個酵素表現量都很正常。有鑑於此，英國與澳洲的研究團隊認為，一定還有其他的酵素有問題。 進一步研究後發現，原來這個突變種還少了另一個基因「 STORR 」，而這個基因是一個同時具備有細胞色素P450與氧化還原酶活性的蛋白質。只要有它在，鴉片合成的最後一哩就...

茅香（ Hierochloe odorata ）。圖片來源： wiki 在台灣，大家對香茅（lemongrass， Cymbopogon citratus ）算相當熟悉，但是茅香（sweet grass， Hierochole odorata ）可能就沒有聽過。不過，別以為筆者不小心把香茅寫成茅香了，它們不同屬不同種，雖然同科（禾本科，Poaceae），但是完全不同的兩種植物。香茅不耐冷，植株可以高到一公尺；而茅香則相當耐冷，在北極圈內仍可生長，但株高約只有20公分。 香茅可以吃、可以拿來製作精油、也可以藥用；茅香則與雪松（cedar）、鼠尾草（sage）、菸草（tobacco）並稱為美洲印地安人的四大神聖植物。印地安人認為茅香是大地之母的頭髮，在許多儀式中都會使用茅香。 茅香除了儀式使用以及藥用以外，它也可以用來驅蚊。最近召開的美國化學年會（250th Annual Meeting of American Chemical Society）上，來自美國農業部（USDA）的坎特雷爾博士（Dr. Charles Cantrell），在茅香中發現了香豆素（coumarin）與植醇（phytol）是茅香中主要發揮驅蚊作用的化合物。 香豆素。圖片來源： wiki 植醇。圖片來源： wiki 坎特雷爾博士將茅香以薰蒸法萃取出成分後，再分離成12批。這些成分在實驗室中測試後，發現含有香豆素與植醇的部分，驅蚊效果最好。 在實驗室中測試時，由茅香中萃取出的香豆素與植醇，效果不遜於目前最受歡迎的敵避（DEET，N,N-Diethyl-meta-toluamide）。不過，在實驗室裡只測試了三分鐘；所以，未來的目標是在更長的時間裡測試它們的效果。 有意思的事情是，在90年代時，雅芳（Avon）曾推出一個名為Skin So Soft系列的產品，使用者發現這個系列的產品竟然可以用來驅蚊；後來科學家研究也發現，是香豆素使這個系列的產品具有驅蚊的效果。因此，雖然茅香的驅蚊成分仍需要進一步的測試，不過在某些層面上，雅芳已經先測試過了。 印地安人會將茅香編織成辮子狀攜帶在身上，用來驅蚊。如果更長時間的測試後，能證明茅香的效果不遜於敵避，或許未來可以開發為天然的驅蚊藥劑，或是以曬乾的茅香來製作驅蚊香包。畢竟，全球暖化使得蚊子肆虐的區域以及時間都越來越廣...

瘧疾（malaria），俗稱打擺子、馬拉利亞，在1910-1944年曾經盛行於臺灣；當時的盛行率為1%-4%。在1952年全臺灣有120萬人感染（當時全台人口820萬人），後來靠著以DDT滅蚊以及在水溝噴洒柴油等手段，終於讓臺灣在1965年11月1日被世界衛生組織宣布為無瘧疾區。 雖然目前臺灣已經沒有瘧疾，但是全球還是大約有40%的人口暴露於瘧疾流行區。瘧疾流行區包括了熱帶非洲、中南美洲、中南半島及大洋洲巴布亞紐幾內亞等。2013年全世界有大約一億九千八百萬人罹患瘧疾；其中大約有五十八萬四千人死亡。其中82%的患者與90%的死亡發生在非洲，對於小孩與懷孕的婦女影響極大。 因此，對於有派駐軍隊在海外的國家（如英、美、法等），為了要保護軍人的健康，維持戰力，都會發給抗瘧疾藥物。 甲氟喹（Mefloquine）。圖片來源： wiki 根據2015年8月17日在 BBC的新聞報導 ，合成抗瘧藥甲氟喹（Mefloquine，結構式如上）因為強烈的神經精神副作用（neuropsychiatric side effect），使英國軍方決定全面回收這個藥物。 英國軍方提供甲氟喹給海外的士兵，用來預防瘧疾。這種藥物在1970年代由美國陸軍沃爾特·里德研究研究所（Walter Reed Army Institute of Research）開發出來，商品名為Lariam。 由於它一週服用一次就好，因此英國軍方提供給海外的部隊。但是，軍醫們發現，雖然當初的研究結果只有極少人會產生神經精神副作用，但實際上的結果並非如此。 在軍隊中服務了27年的阿什利‧克羅夫特醫師（Dr. Ashley Croft），過去曾進行一些 針對甲氟喹的研究 ，對於開發藥物者的說法不同意。他發現大約三分之一服用甲氟喹的患者會出現副作用。事實上，軍方每週都收到來自不同單位對甲氟喹的抱怨。 一位不具名的軍人說，甲氟喹短期的副作用包括干擾睡眠，以致於無法思考；長期的副作用則是憂鬱症（depression）。另一位曾派駐阿富汗的士兵，因為服用甲氟喹造成惡夢不斷，最後幾乎在發狂的邊緣。停藥三年後，這位士兵還是無法完全恢復。 美國軍方在2013年已經禁止使用甲氟喹，但英國軍方仍繼續使用，直到最近因為太多的證據證明它的嚴重副作用，才決定回收。 至於是否有其它的抗瘧疾藥物可以預防瘧疾...

鴉片（opium）是鴉片罌粟（ Papaver somniferum ）蒴果的分泌物乾燥後的成品。 鴉片罌粟的花。圖片來源： wiki 或粉紅、或白的罌粟花，花瓣落盡後蒴果形成；工人一般在黃昏採收（1），用刀子割破蒴果。蒴果的乳白色汁液在夜晚滲出、凝結，因氧化作用轉為褐色。 鴉片罌粟的蒴果與乳汁。圖片來源： wiki 第二天，工人小心的剝下褐色乾燥的片狀物，曬乾或陰乾後，就是鴉片。 鴉片是混合物，裡面的主要成分是嗎啡（morphine），另外還有可待因（codeine）與蒂巴因（thebaine）。 嗎啡。圖片來源： wiki 嗎啡在十九世紀初（1803-1805年間）由賽特內爾（Friedrich Sertürner）分離出來；在1827年由默克（Merck）將它商品化。嗎啡的出現，加速了醫療上這類的產品的使用。過去只有鴉片可用的時代，因為容易摻混、造假，造成在治療上使用的困難；現在有了純物質，醫生在控制劑量上變得容易許多。等到1853年伍德（Alexander Wood）發明皮下注射嗎啡後，嗎啡的使用量與範圍變得更廣。 從十九世紀到現在，化學合成技術的進步已經使許多天然化合物可以在實驗室中合成；但是，鴉片中的任何成分，嗎啡也好、可待因、蒂巴因也好，還是都要依賴鴉片罌粟為我們生產。合成它們，是那麼的困難嗎？ 其實在1952年，嗎啡的化學合成便已經由Marshall D. Gates, Jr.完成了。要合成嗎啡，總共需要31個步驟，總產量大約只有0.06%。後來在1980年，由Kenner C. Rice以不同的化合物為原料，只用了14個步驟就合成了嗎啡，總產量達到30%（2）。 後來也有許多不同的實驗室想要改進製程。由於不論是Gates、Rice或是其他的研究團隊，都找不到方法由簡單的化合物開始合成，造成在實驗室中合成嗎啡的成本，比種植罌粟後提取要高；因此這些年來，還是無法放棄罌粟的種植。 既然化學合成這條路似乎不大通，有些研究團隊就開始想利用單細胞生物（細菌、酵母菌）了。過去對罌粟的研究發現，植物可以由酪氨酸（tyrosine）先合成多巴胺（dopamine）與4-HPAA，再進一步合成( S )-Norcoclaurine，接著往下合成（ S )-reticuline，然後產生蒂巴因、可待因與嗎啡。 ...

大家可能對「茅膏菜科」（sundew family）這個名字很陌生（筆者也是），但是這個科下面有些有名的植物，如捕蠅草（Venus flytrap， Dionaea muscipula ）。他們全科都是吃肉的植物。 最近在巴西的科學家們發現一種新的茅膏菜科的植物： Drosera magnifica 。它也是目前這一科裡面在美洲最大的，高度可達1.5米。 Drosera magnifica 。圖片來源： Nature News 這種植物分佈於巴西的東南部的一座山上。有意思的事情是，發現它的人並不是科學家，而是一位業餘人士。他將這種植物的照片上傳到臉書，引起了聖保羅大學（University of São Paulo）的Paulo Minatel Gonella的注意。 為什麼說它要謝謝臉書呢？因為它所在的地區正被開發為種植咖啡與尤加利的莊園，如果再晚一點發現，它可能就絕種了。目前它被列為極度瀕危（critically endangered），希望不會真的絕種... 參考文獻： 2015/8/5.  New carnivorous plant found on Facebook 。Nature News.

今天看到一篇新聞報導： 菠菜萃取物 助降食欲   台灣新生報 作者【記者蘇湘雲／綜合外電報導】 |  台灣新生報 – 2015年8月4日 上午12:00  菠菜葉綠素當中有一種成份稱為「類囊體」（Thylakoids），美國一項研究發現，菠菜中的類囊體經過萃取、濃縮後，可以幫助減少飢餓感，吃東西欲望也會下降。研究人員也發現，類囊體會促進身體飽足荷爾蒙分泌，並減緩脂肪消化、吸收。  這項研究成果已發表於美國營養學院所出版的《美國營養學院期刊》（Journal of the American College of Nutrition）。  研究人員測試類囊體萃取物、安慰劑對飽足感、食物攝取、血脂與血糖的影響。共有六十人參與實驗計畫，其中三十人為男性、三十人為女性。這些人都有體重過重、肥胖問題。這些人隨機服用菠菜萃取物、安慰劑，兩種攝取時間相差一星期。吃早餐之前，研究人員先為這些人驗血，測量血脂、血糖指數，在攝取萃取物後，以及吃午餐四小時後，再驗一次。再過四小時後，研究人員讓這些人吃披薩。研究人員透過驗血，了解這些人對食物有哪些反應。 研究結果顯示，菠菜類囊體萃取物可以讓飽足感多增加兩小時。男性、女性攝取類囊體萃取物後，反應也不太一樣。男性熱量攝取有減少趨勢。而過去有研究發現，女性攝取類囊體萃取物後，想吃甜食的欲望大為降低。  研究作者法蘭克‧葛林威表示，這次研究發現，類囊體不但可以減少飢餓感，還能降低吃鹹食欲望。對於高血壓患者、有體重問題的民眾，似乎特別有好處。 說真的看到第一句我就快不行啦...『 菠菜葉綠素當中有一種成份稱為「類囊體」（Thylakoids） 』？！ 我們來看一下類囊體跟葉綠素在植物的哪裡... 圖片來源： wiki 上面這個圖是植物的葉綠體（chlorophyll），只看得到類囊體（thylakoid）。類囊體是由葉綠體的內膜（inner membrane）特化而來，上面有很多很多的光系統（photosystem）。（p.s.葉綠體在植物的葉肉細胞裡） 類囊體的放大圖。圖片來源： wiki 類囊體上面有兩種光系統，光系統I（photosystem I）與光系統II（photosystem II）。 說了那麼久，葉綠素呢？ ...