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【推薦序】植物也許正竊笑著

圖片來源:博客來

植物比你想的更聰明:植物智能的探索之旅
Verde brillante. Sensibilità e intelligenza del mondo vegetale
作者: 司特凡諾・曼庫索, 阿歷珊德拉・維歐拉 Stefano Mancuso, Alessandra Viola
譯者:謝孟宗
出版社:商周出版
出版日期:2016/07/09
ISBN:9789864770526

這本書我第一次看到是在出版之前,商週出版的編輯把書稿寄給我,詢問是否有意願推薦這本書。

我花了一下午把它看完。不是內容不豐富,而是太有趣,拿在手裡就很難放下,不看完很難過。

當然,我就答應商週出版推薦這本書了。這麼好看的書,不推薦對不起良心呢!而且翻譯得很流暢,當初收到書稿時真覺得頗驚訝,等到書正式上架後才發現,原來譯者也得過許多文學獎項,可見好書遇到好譯者真的可以相得益彰。

以下是我的推薦序,如果您買了這本書,當然也可以看到。

多年前,在家中的院子裡種下一株炮杖花(Pyrostegia venusta);天真的我,以為它會乖乖的長在我希望它長的地方,「不會亂長」。於是,從此就展開了和它(他?)之間的永恆的對抗。

嗯,「亂長」是我想的,從它的角度看來,它不過是想要找個陽光充足的地方而已。不到一年的時間,它已經從不及三尺長到二樓;接著它繼續往三樓生長,最後爬滿外牆。

很美嗎?美!但是颱風一來,整堆整堆的藤蔓不敵風之神威,通通都躺在院子裡,還有一部份入侵到鄰居的院子。當然要整理囉!鄰居抱怨、我看著這一堆也難過,拿出工具一陣狂砍亂剪,自以為它已然絕跡;卻沒想到,它在短短數個月內捲土重來,幾乎奪回了他所有的領土。

從此,每年我都要跟它展開領土的拉鋸戰;很慚愧的說,每年的領土拉鋸戰,都是人類獲取短暫的勝利,植物獲取長久領先的地位。這樣也並非沒有好處,至少對於初次來到那一帶的路人來說,總會以為我家是空屋ㄧ棟。

植物的神奇,就在這裡。但是,不能沒有植物的人們,也因為植物這些神奇的特性,對植物有許多偏見。刻意的忽視植物、不把植物當作生物之一:瞧瞧宗教裡,所謂的「不殺生」竟然是吃植物不吃動物!好像植物就沒有生命一樣。

植物怎麼會沒有生命呢?就如本書中說的,植物會的本事可多了!植物除了無眼而能見、無手而能抓以外,總共具備了將近二十種感覺機能;這可不是遲鈍如人可以望其項背的。不過,我們刻意的忽視植物的這些能力,率爾將它們判為無生物---植物必然在竊笑著吧。

就更不要提到,我們雖不能離開植物而生存,但對於植物相關的研究,卻總是刻意地忽視。記得我在沙克研究所任職時,我的師父提到:當初為了證明光敏素(phytochrome)也是蛋白質激酶之一,竟然需要附和所謂的「主流標準」:要把光敏素的蛋白質激酶區域給單獨切下、表現,以試管試驗證明光敏素即使只有蛋白質激酶區域,也可以具有蛋白質激酶的活性。而這所謂的「主流標準」,就是進行動物蛋白質激酶研究的人所定下的標準。在這本書裡面,還有更多活生生的例子告訴我們,人類是如何自大的忽視植物、不關心植物。

身為一位「植物人」,我要鄭重的告訴大家:要關心植物、了解植物,就從現在開始、從這本書開始!作者不但是植物神經生物學的創始者,學識更是極為豐富;信手拈來都是極佳的例子,閱讀這本書實在是一種享受。唯一的遺憾是篇幅太小,不過有豐富的補充資料可供閱讀,總算不會太令人抱憾;所以,真心的建議讀者,一定要去找後面的補充資料來看喔!

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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?

雖然根據歷史的記載,「歸園田居」可能真的就是在他剛隱居的時候寫的(1);而在那時候,可能他的耕種技術也的確是還有待提升;不過筆者卻認為,從生物學的角度來看,「草盛豆苗稀」也不全是耕種技術的問題。

首先,我們來看一下氣候。陶淵明隱居的地點在潯陽柴桑,也就是現在的江西省九江市星子縣。當地是北緯29.44度,在北回歸線以北,屬於濕潤型亞熱帶氣候(2),1971-2000的年平均溫度為攝氏17.03度,每年四月就不再有攝氏零度以下的低溫(3)。雖然還是比臺灣偏北(台北市是北緯25.02度),大致上還是屬於溫和的氣候,植物的種類應該也不會相差太多。即使考慮近年來全球暖化的問題,應該也不會超過攝氏一度(4)。

在亞熱帶的台灣,夏天通常並不是植物茂盛生長的時期。為什麼呢?因為世界上90%的陸生植物是C3植物,這些植物在氣溫超過攝氏30度時,會因為光呼吸作用(photorespiration)造成水分的消耗大量上昇。C3植物(如大豆)在攝氏30度時,每抓一個二氧化碳分子就要消耗833個水(5),於是植物的生長速度就開始變慢。

不過,並不是所有的植物在夏天時生長速度都會變慢唷!有些植物,如玉米、甘蔗等,反而在夏天時長得特別好。為什麼呢?

原來玉米與甘蔗是所謂的C4植物,它們既耐熱又耐旱,跟C3植物比較起來,在攝氏30度時C4植物每抓一個二氧化碳的分子只消耗277個水(5),所以夏天的時候,它們的生長速度ㄧ點都不受影響呢!
說到這裡,讀者可能會想:什麼是C4植物?為什麼它們能夠既耐熱又耐旱呢?
所謂的C3、C4植物,指得是它們在光合作用上的不同。C3植物進行光合作用時,是由卡爾文循環(Calvin cycle)的酵素(RuBisCo,如圖二)直接抓取溶解在細胞中的二氧化碳,與核酮糖1,5-二磷酸(ribulose 1,5-bisphosphate,RuBP)進行反應;


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…

孔雀秋海棠的光合作用魔術

原產於馬來西亞雨林的孔雀秋海棠(Begonia pavonina),只有在光線極弱的狀況下葉片會出現藍色。當光線夠強的時候,葉片上的藍色就不會出現了。

因為這藍色是如此的美麗,使它得到了「孔雀秋海棠」(peacock begonia)的美名。大家搶著種它,想要看到那美麗的孔雀藍;但到底為什麼要出現這美麗的孔雀藍呢?

通常我們都認為,在葉片裡面除了葉綠素以外的光合色素,都是輔助色素:在光線不夠時,幫忙吸收更多光能;在光線太強時,把多餘的能量發散。所以孔雀秋海棠的孔雀藍,是否也是一種輔助色素呢?

之前的研究已經發現,這些孔雀藍,應該是來自於被稱為虹彩體(iridoplast)的一種色素體(plastid)。虹彩體位於葉片上表皮的細胞中,為葉綠體的變體。在最近的研究發現,這些虹彩體的類囊體(thylakoids)以一種不尋常的方式排列:每疊葉綠餅(grana)由三到四個類囊體組成,厚度約為40奈米;而一疊一疊的葉綠餅之間的距離約為100奈米。


一般的葉綠體,通常葉綠餅的排列是散亂的(如圖);孔雀秋海棠的虹彩體的葉綠餅卻排得如此整齊,有什麼作用呢?

研究團隊測量了20個虹彩體,發現它們的特殊構造賦予它們反射435~500奈米的光波的能力。這個波長正好就是藍光波段的最右邊,與綠光交界的位置。這就是為什麼孔雀秋海棠是藍色的原因吧!

不過,這些虹彩體不只是會反射藍光而已。研究團隊還發現,虹彩體讓孔雀秋海棠吸收較長波的綠光與紅光的能力提升了!這對孔雀秋海棠是非常重要的,因為它們通常在熱帶雨林的地面上生長。

在熱帶雨林裡,光線都被大樹給遮住了,使得地表的光線極弱。弱到怎樣的地步呢?大約是樹冠光線強度的百萬到千萬分之一喔!而且還不只是光線變弱而已,因為雨林中的大樹們把進行光合作用所需的兩個主要波段的光(460奈米與680奈米)都吸收得差不多了,在這樣的環境下,孔雀秋海棠如果不發展出吸收一點綠光的本事,還真的會混不下去。

事實上,因為這些特殊的構造,虹彩體比一般的葉綠體進行光合作用的效率更高。研究團隊藉著測量葉綠體的螢光(葉綠體進行光合作用時,一部份的葉綠素會把吸收的光以暗紅色的螢光發射出去;所以可以藉著測量螢光了解植物進行光合作用的效率)發現,虹彩體進行光合作用的效率,比一般的葉綠體都好。不過,當光線變強的時候,虹彩體的效率就沒有那麼好了;這或許就是為何,當我們把孔雀秋海棠種在光線…

【原來作物有故事】鳳梨 漂洋過海在臺灣發揚光大

作者:葉綠舒、王奕盛、梁丞志

在台灣提到鳳梨,一定會想到鳳梨酥這代表台灣的伴手禮。但是鳳梨其實不是台灣原產的水果喔!鳳梨原產於熱帶南美洲,在哥倫布1493年的第二次航行時於瓜德羅普的村莊中發現後引進歐洲,約於16世紀中葉傳入中國;台灣則是在1605年先由葡萄牙人引進澳門,再由閩粵傳入台灣,至今已有三百多年歷史。

在台灣,鳳梨因為台語諧音「旺來」很吉利而廣受大眾喜愛,但其實鳳梨的名字是根據它果實的型態來的,因為果實的前端有一叢綠色的葉片,讓以前的人覺得很像鳳尾,加上果肉的顏色像梨,所以就取名為「鳳梨」。至於英文的名稱也是因為果實的外型像毬果、而肉質香甜,所以就被取名為「松蘋果」(pineapple)啦!其實鳳梨果實的毬果狀的外觀主要是因為鳳梨是「聚合果」,每顆鳳梨是由200朵鳳梨花集合而成的!而它的學名Ananas則是來自於圖皮語,意思是很棒的水果。

在哥倫布把鳳梨引進歐洲以後,因為它的香甜好滋味讓它大受歡迎;但是身為熱帶水果的鳳梨,在溫帶的歐洲長得並不好!為了要讓王公貴族們吃到鳳梨,十六世紀的園丁們發明了「鳳梨暖爐」:把單顆鳳梨放在由馬糞堆肥做的暖床上的木製棚架,並升起爐火來保持溫暖,好讓鳳梨這熱帶植物可以在溫帶的歐洲開花結果;世界上第一個溫室就這樣誕生了,並由此開啟了歐洲建造溫室的熱潮!

鳳梨不只是改變了歐洲,在日本人到台灣後,嚐到了鳳梨的香甜滋味,便開始推動鳳梨產業。1903年,岡村庄太郎於鳳山設置岡村鳳梨工廠,生產鳳梨罐頭;後來逐漸形成中部以員林、南部以鳳山為中心的鳳梨生產體系。在1938年時,鳳梨罐頭工廠女工竟然佔了全台灣女性勞動人數三分之一以上呢!光復以後台灣的鳳梨產業也曾在1971年登上世界第一,讓台灣被稱為「鳳梨王國」。但是後來不敵其他國家的競爭,已經由外銷罐頭改為多以內銷鮮食鳳梨為主的型態了。

從清朝、日治時代直到現在,台灣的鳳梨品系一直都一樣嗎?當然不是囉!最早的鳳梨被稱為「在來種」,後來日治時代為了製作罐頭方便,從夏威夷引進了開英種;到了1980年以後,因為罐頭外銷敵不過競爭,台灣的鳳梨改為內銷且以鮮食為主,為了挽救鳳梨產業,農改場、農試所便培育出各種不同適合鮮食的鳳梨:包括不用削皮可以直接剝來吃的釋迦鳳梨(台農4號),最適合在秋冬生產的冬蜜鳳梨(台農13號),有特殊香氣的香水鳳梨(台農11號),以及因為果肉乳白色被稱為牛奶鳳梨的台農20號等…