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【原來作物有故事】番薯 源自南美風靡各國

番薯。圖片來源:Wikipedia

生活中的番薯


冬天來一顆烤番薯,暖烘烘地握在手心,真的是最棒的享受了!台灣人喜歡自稱番薯,但其實番薯是不折不扣的外來植物喔!這可以從它的名字看出來,因為只要有「番」這個字,就代表它是外來的呢!但是為什麼有時會被寫成「蕃薯」呢?因為「番」這個字在日文裡面並不是外來物的意思,而是代表「次序、值班」,因此在日治時代,被日本人給改成了「蕃薯」。

番薯大約在十七世紀初就出現在台灣,很快成為台灣人的主食之一。在移民前期,為了把米運到大陸去賺取利潤,當時的人便多吃番薯少吃米;後來,人多了、地也不夠,米開始不夠吃了,當然還是吃番薯摻飯。到日治時代,以番薯簽(擦絲曬乾的番薯)混合米飯食用的狀況更普遍。

到國民政府來台灣之後,番薯便逐漸從餐桌上退場,成為飼料;直到近年養生風興起,番薯又成為僅次於水稻的食用作物。

哪些番薯是台灣最受歡迎的品種呢?我們最熟悉的黃皮黃肉的番薯是台農57號,它也是全臺灣產量最大的番薯,適合烤、煮或製作薯條。而紅肉番薯則是台農66號;被暱稱為「芋仔番薯」的紫肉品種則是台農73號,在台語歌曲裡面唱的「竹山的番薯」是台農64號喔!至於用作蔬菜的葉用番薯,主要有桃園2號與台農71號。

為什麼台灣人會用外來植物來稱呼自己呢?台灣史學者許雪姬老師認為,這個稱呼應該是從日治時代,前往中國被日本人控制的地區工作的台灣人開始的,後來就成了台灣人的暱稱了。

番薯如何進入世界歷史

番薯可能是發源於墨西哥的猶加敦半島與奧里諾科河之間。在哥倫布到美洲之後,在現在的巴拿馬發現了它,於1493年獻給伊莎貝拉女王。

由於番薯相當適應西班牙的氣候、加上滋味甘甜,使它在歐洲大受歡迎。當時它除了是富人的珍饈之外,還被認為可以加速婦女月經來潮、分泌乳汁,對男士則有壯陽的效果。英國國王亨利八世更是特別愛吃加了香料與糖的番薯派。

番薯在17世紀被西班牙人帶到菲律賓後引進中國,由福建、廣東慢慢向北方傳播。徐光啟是番薯的粉絲,他在「農政全書」中列舉了十三項番薯的優點喔!後來在乾隆初年,華北連續發生大旱災、乾隆皇帝發現番薯是很好的救荒作物以後,甚至要求各省都要種植番薯。

鄭成功到臺灣後,也是靠著種植番薯、將番薯作為主食之一,才能包圍熱蘭遮城九個月,將荷蘭人逐出臺灣。民間甚至傳說南明魯王(朱以海)愛吃番薯,有個綽號叫番薯王。

在二戰前夕,日本政府發現番薯可以用來製造酒精、甲醇、丙酮,於是在臺灣拓殖株式會社所經營的嘉義化學工場(現在的中油嘉義煉製研究所)進行番薯的 軍事用途的研究。

在2015年,華盛頓大學的科學家們在進行番薯的研究時發現:原來我們吃的番薯竟然是「天然基改」的!在於所有番薯的栽培種裡面,都有一段農桿菌的基因!為什麼番薯會有農桿菌的基因呢?其實農桿菌本來就是植物的病原菌,會在感染植物時把自己的基因放進植物裡面去。而出現在番薯裡面的農桿菌基因可以讓番薯長得很快,因為我們喜歡長得快的品系,所以它就這樣被保留下來了。

(本文經編輯後刊登於2016/12/6國語日報科學版)



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【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。

花蓮的夏天總是不缺「巴吉魯」,不只市場裡有賣、有些人家的院子裡就有麵包樹。在地的朋友說,成熟的果實削皮切塊加點小魚乾煮湯很好喝,長不大的果實(雄花花序)用來燃燒驅蚊,據說比蚊香還有效。

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。

達悟族較少食用麵包果,倒是台灣東部的阿美族與太魯閣族經常拿麵包果來吃;不過太平洋群島上最常見的吃法應該是將麵包果放在鋪了葉片的坑洞內發酵成可以放二、三年的「果醬」。由於太平洋群島夏季常有颱風,這些「果醬」對各地原住民們是颱風後很重要的緊急糧食。既然麵包樹這麼重要,「南島語族」(包括台灣的原住民)不論坐船到哪裡,總是帶著麵包樹的種子。所以,麵包樹在太平洋各群島上是常見的風景。

第一個看到麵包樹的歐洲人應該是十六世紀末到十七世紀初的葡萄牙航海家佩得羅‧費爾南德斯‧德‧基羅斯。比他晚將近一百年的英國航海家威廉‧丹皮爾船長,他提到麵包樹的果實可以烤來吃。

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。

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通風報信的植物

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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。

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成果是豐碩的。兩年後,康納在白斯教授的指導下,解出了植物接到鄰居的「狼煙」以後,接下來做了什麼;他們的成果發表在2017年的「植物科學前鋒」(Frontier in Plant Science)期刊上。

以一個高中生來說,這可是個非同小可的成就;康納不只是付出了許多努力,他也細心觀察每一個實驗。因為他夠細心,所以才沒有錯失了重要的發現。

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。

第二天他看到了令他不敢相信的結果:旁邊的阿拉伯芥的主根變長、而且還長出了不少側根。

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…

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…