跳到主要內容

光敏素(phytochrome)的故事(二)

前面提到,對於菸草的研究,讓加納與阿拉德開始懷疑,是外界的刺激影響到菸草的花期;當時有另一種植物也引發了他們的興趣:大豆。

由Mooers在1908年發表的論文提到,不管何時種下大豆,它都在固定的日期開花;當加納試著將大豆種在冬天有暖氣的溫室裡時,他們很驚訝的發現,大豆一下子就開花了。

這代表,對於大豆的花期來說,溫度不大重要;但是冬天不只是光照的時間不夠,光的強度也變低很多。所以,到底是光的強度還是光照時間重要呢?

加納與阿拉德注意到被薄布(cheesecloth)蓋住的植物也在同時間開花--所以,這代表著可能是光照時間比較重要吧。也就是說,如果可以成功控制光照長度,應該可以調整植物的花期。

於是就開始了令人腰酸背痛的實驗。如果是在二十一世紀的現代,我們只需要定時器來控制燈的開關;可惜當時還沒有這種設備。所以,阿拉德只好蓋了個類似「狗屋」的房子作為暗房。

阿拉德的暗房。圖片來源:美國農業部1920年年報
暗房有空調,但是沒有窗戶。植物一旦放進去了以後,拉上門,就沒有光了。

從1918年7月10日下午四點開始,阿拉德帶著一箱正在開花的北京種大豆(Peking soybean)與三盆新種菸草進去「狗屋」裡。第二天早上九點,他再把他們拿出來。就這樣,每天上午九點、下午四點,他重複著這個工作,讓植物每天只照射7小時光照。在七月的Arlington(美國農業部實驗室所在地),每天日照的時間超過14小時。每天每天,阿拉德都來搬植物兩趟,週末也不例外。

實驗的結果呢?

新種菸草終於開始開花、結子了!而大豆在不到兩週的時間,豆莢都長大、接近成熟了。相對的,擺在外面接受14小時光照的控制組,豆莢都才剛剛長出。再兩週以後(也就是實驗開始一個月),大豆的豆莢已然成熟,葉片枯黃掉落;但控制組的豆莢都還是綠的。

於是,世界上頭一遭,植物光週期的秘密被發現了。很快的,加納與阿拉德也意識到,日照週期比起降雨、溫度、土壤肥份等因素,其實是最穩定的外界刺激來源。

加納與阿拉德於1920年發表的研究,刊載於「農業研究期刊」。
圖片擷取自:美國農業部

加納與阿拉德在1920年於「農業研究期刊」(Journal of Agricultural Research)發表了他們的研究,並第一次使用「光週期」(photoperiodism)這個字來描述生物因為晝夜長度的比例所產生的反應。他們同時也認為,光週期應該不只是影響植物,還會影響動物。這個說法,很快就在1922年在昆蟲裡發現了。1926年,鳥類學家羅文(Rowan)也發表了光週期對鳥類的影響。

不過,本文照片裡的暗房,其實已經不是原來的「狗屋」了;為了要發表,加納與阿拉德在1919年做了更多的實驗。這次他們加入了三種大豆、兩種菸草、秘魯與玻利維亞來的豆子、小紅蘿蔔(radish)、胡蘿蔔、萵苣、高麗菜等等...所以原來的「狗屋」已經裝不下這麼多植物了!同時,加納也不需要再「斷背」,只要用車子把植物拖出拖進就好(筆者按:還是很累啊!)。結果發現,密西西比種的大豆,在七小時光照、十四小時黑暗下,26天就開花;但是在十四小時光照、七小時黑暗下,卻要110天就開花。而新種菸草在七小時光照、十四小時黑暗下,也提早開花了。來自秘魯與玻利維亞的豆類也有相同的情形。相對的,小紅蘿蔔、鳶尾花、大波斯菊、菠菜等,在十四小時光照、七小時黑暗下,可以提早開花。

於是,加納與阿拉德也提出了「長日照植物」(LDP,Long Day Plant)與「短日照植物」(SDP,Short Day Plant)這兩個名詞,來描述植物對日照長度所產生的反應。

不過,大家都知道,後來發現「長日照植物」與「短日照植物」真正的關鍵不是日照長度,而是連續黑夜的長度。這部分,又是怎麼發現的呢?這就要把時間列車再往現代走,來到1938年的夏天了....

參考文獻:

Linda C. Sage. 1992. Pigment of the Imagination :A History of Phytochrome Research. Academic Press. ISBN. 0-12-614445-1

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