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苦味造成野生南瓜屬(Cucurbita)植物滅絕


南瓜屬植物的果實。圖片來源:wiki
自從人類學會了務農以後,人類與植物間的互動,便對彼此的命運便產生了深遠的影響。原產於美洲的南瓜屬Cucurbita)植物,包括南瓜(Cucurbita moschata)、北瓜(Cucurbita pepo)與筍瓜(Cucurbita maxima)等爬藤性植物。在遠古時代,南瓜屬的植物曾經很普遍,也是如乳齒象(mastodon)等巨大哺乳動物的重要食物。在乳齒象的糞便化石中,可以找到完整的南瓜屬植物的種子。

但到了全新世(Holocene)以後,南瓜屬的植物的數量開始急速下降。到現代,大部分的南瓜屬植物在野外都看不到了;它們成了菜園裡的農作物。究竟大部分野生的南瓜屬植物都去了哪裡呢?

由美國與歐洲的學者所組成的研究團隊,為了解開這個謎團,他們進行了19種古代、30種現代野生以及42種栽培種南瓜屬植物的葉綠體DNA定序。

定序分析的結果發現,南瓜屬的植物在美洲被馴化了不只一次,但是被馴化的種類都是較不帶苦味的品種。那些苦味比較重,也就是製造較多葫蘆素(cucurbitacin,一種三萜類化合物)的種類,都沒有被馴化。

葫蘆素的基本結構Cucubita-5-ene。圖片來源:wiki

對人類來說,當然是有甜味的比較好吃;但是難道其他動物也對苦味那麼敏感嗎?但是乳齒象好像又不在意苦味?

研究團隊為了解開這個謎題,分析了38種動物的基因體裡面的苦味接受器TAS2R基因,以了解不同動物對苦味的敏感度。結果發現,越大的動物對苦味越不敏感,越小的動物越敏感。或許是如此,造成到近代,當如乳齒象這類的巨大動物紛紛絕種之後,由於沒有動物採食這些苦味較重的南瓜屬植物的果實,造成種子無法散播,於是便漸漸地越來越少了!

不過,筆者倒是很好奇,為什麼小型的動物對苦味比較敏感呢?植物合成葫蘆素是為了讓自己變得不好吃,而且對於動物有不同程度的毒性,為什麼大型動物對它反而不敏感呢?葫蘆素總共有大約19種,在目前可見到的南瓜屬植物中,可以找到B、D、E、I這四種,筆者查詢了網路,似乎沒有太多有關所有葫蘆素的毒性試驗,只有針對A、B、C、D、E、I這六種的測試結果。所以,這部分只能去假設,這些目前仍存於可食用的南瓜屬植物中的葫蘆素,應該毒性都不算太高,雖然曾有「毒瓜症候群」的出現,但好像也不算頻繁,否則應該沒人敢吃南瓜屬的植物了吧?

參考文獻:

中國植物志。南瓜屬

Logan Kistler, Lee A. Newsom, Timothy M. Ryan, Andrew C. Clarke, Bruce D. Smith, and George H. Perry. 2015. Gourds and squashes (Cucurbita spp.) adapted to megafaunal extinction and ecological anachronism through domestication. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. doi: 10.1073/pnas.1516109112

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為什麼「種豆南山下,草盛豆苗稀」?

陶淵明在「歸園田居」詩中,曾經提到「種豆南山下,草盛豆苗稀」。這首詩大家都很熟了,也是很受歡迎的國文教材,但是,有多少人認真去想為什麼「草盛豆苗稀」呢?難道只是因為陶淵明不會種田嗎?

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而C4植物則在卡爾文循環上面,又增加了幾個步驟,而且這幾個步驟還跟卡爾文循環在不同的組織中進行呢(如圖三)!為什麼會這樣呢?


原來,C4植物多半都生活在亞熱帶或熱帶,在這些氣候區,植物進行光合作用時,會遇到一個大問題。

這個問題來自於卡爾文循環的第…

【原來作物有故事】麵包樹 熱帶果實引發電影傳奇

第一次聽到麵包樹的名字,是在小學的校園裡。當時老師說麵包樹雖然果實真的長得像麵包,但因為台北太冷了,原生於熱帶的它沒辦法在台北開花結果。

後來在花蓮當老師時,發現學校餐廳夏天有時會出現一種特別的蔬菜湯:裡面有黃色果肉、白色種子的「菜」。在地的同事告訴我,那叫做「巴吉魯」,也就是麵包樹的果實。

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麵包樹是桑科波羅密屬的多年生大型喬木,花為單性花,雌雄同株;果實是由30-68朵雌花所形成的多花果。麵包果通常在採收後五天到一週內食用最好吃,如果冷藏可以保存二到三週。

目前的研究認為麵包樹源自大洋洲新幾內亞、馬來半島、與西密克羅尼西亞。台灣的麵包樹原生於蘭嶼。在蘭嶼,麵包樹稱為“chipogo”,達悟族人用於製作船首、船尾板、坐墊,及住屋用的宗柱、主屋之踏腳板與木笠、木盤等用具,而分泌的乳白色汁液具黏性,可以當作粘接劑。

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到了十八世紀,麵包樹突然搖身一變成了「神奇糧食」。到底發生了什麼事呢?原來在1769年與庫克船長乘「奮進號」的英國植物學家班克斯爵士在大溪地看到了麵包樹,因為麵包樹的果實約有四分之一為澱粉、在熱帶地區又長得很好,使班克斯認為麵包樹可能是解決英國在牙買加殖民地奴隸營養問題的解答。於是在1787年,英國皇家科學院派遣邦迪號前往大溪地收集麵包樹帶到加勒比海群島種植。為了這個目的,船上還有一位隨船的植物學家大衛‧尼爾森。

原訂於8月16日出發的邦迪號,因為一連串的延遲,最後終於到了大溪地、收集了足夠數量的麵包樹以後,卻在因為船長布萊一路…

通風報信的植物

植物受傷時會有什麼反應?過去的研究讓我們瞭解,當植物被攻擊(受到病原菌感染、受傷)時,會釋放出揮發性有機物質(VOCs,Volatile Organic Compounds),讓自己以及附近的植物啟動防禦機制。這個作用有點像古代的烽火臺,當敵人來襲就燒起狼煙,附近的人看到狼煙就知道這裡出事了,要加強戒備。

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康納是德拉瓦州(Delaware)的高中生。他因為對科學有興趣,寫了e-mail給德拉瓦大學(University of Delaware)的白斯教授(Harsh Bais),表達希望能進他的實驗室學習。當白斯老師回信說「OK」的時候,康納高興得不得了。

於是他就開始了他的實驗室生活:下課後、週末以及暑假,康納都在白斯老師的實驗室裡種阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)。雖然他也是高中的游泳校隊,但他盡可能地投入時間作實驗。

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這個重要的發現是什麼呢?有一天他如常地進行實驗:把一株阿拉伯芥用鑷子弄了幾個傷口,準備明天觀察它的反應。不同的是,這次旁邊有一株阿拉伯芥沒有被他弄傷。

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於是他們做了更多測試。他們發現:旁邊有受傷的伙伴的小芥們,主根生長的速度大約…