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【原來作物有故事】菸草 世界上最致命的植物

煙草。圖片來源:Wikipedia

生活中的菸草

有一種植物,每年奪走540萬人的性命。但是它竟然可以合法販賣!它是什麼呢?菸草!全球有980萬英畝的土地用來種煙草,每天全球有13億人吸食它的煙。喜歡它的人說:「飯後一支煙,快樂似神仙。」,不喜歡它的人,只要有人吸煙,立刻就躲得遠遠地。

最早開始抽煙的馬雅人,是以玉米葉裹著菸草來抽;後來有人發明了煙管與煙斗,還有把菸草碾碎成粉、放進鼻孔裡的鼻煙。紙煙則是到1832年土耳其與埃及之戰時才發明的。一個埃及砲手發明了用紙包裹火藥的方式來提升大砲的威力,因此獲得了菸草作為獎勵;但不幸他的煙斗卻破了。於是他用包火藥的紙來包裹菸草,紙煙就這樣問世了。原本紙煙都是人工捲煙,但是美國的詹姆斯‧布坎南‧杜克在1867年引進自動捲菸機,造成紙煙的價格大幅下跌,紙煙便成了最普及的菸草產品囉!

雖然抽煙有提神的效果,但是菸草含有會使人上癮的尼古丁,這也就是為何吸煙容易戒煙難;而尼古丁會使人上癮的事實,卻一直被菸草公司隱瞞著,直到1996年才被公諸於世。

我們現在都知道吸煙對健康有害,會導致肺癌、咽喉癌與口腔癌等,但因為要大約20年才會產生癌症,一開始大家都不知道吸煙對我們健康的損害是這麼大喔!由於吸煙不只是對自己的健康有害,吸到他人吐出來的二手煙也會影響健康,台灣已經在2007年通過「菸害防制法」,並於2009年1月11日施行,只要是室內公共場所或三人以上的工作場所,都不可以吸煙,否則至少要罰兩千元喔!

菸草如何進入人類歷史

菸草起源於美洲、澳洲、西非以及南大洋洲。美洲大陸的原住民認為菸草是上天賜給的禮物,是神聖的草。中南美洲的馬雅人,早在公元前1500年便已經開始吸煙了。他們不管是戰爭、狩獵、和談、祭祀,都要用到菸草,馬雅甚至還有「吸菸神」呢!馬雅人吸煙,印加人則是把菸草與古柯葉放到嘴裡咀嚼。

第一個看到菸草的歐洲人應該是哥倫布,後來不同的人把菸草帶回歐洲各國,使它風行歐洲。歐洲一開始只是把菸草當作印地安人的草藥,等到西班牙的藥物學書籍在1577年被翻譯為英文後,因為裡面提到菸草的藥效;使菸草的藥性開始被重視、甚至被認為可以治百病。在1644-66年倫敦鼠疫大流行時,由於傳說菸草店的員工都沒有得到鼠疫,造成菸草大為風行,甚至連兒童也被迫吸菸呢!

而英國在美洲新大陸的殖民,若不是因為菸草,恐怕美國要晚很多年才會在世界地圖上出現。原來從十六世紀後期開始,英國一直嘗試移民北美新大陸,但卻非常不順利。1606年他們又再次移民,建立詹姆斯鎮,但是到了1609年幾乎全軍覆沒。幸好在1612年約翰•羅爾夫由千里達引進紅花種菸草種植成功,由於紅花種菸草口味深受歐洲人喜愛,挽救了殖民地經濟。據說美國特有的節日--感恩節--就是為了慶祝菸草豐收而舉辦,早期的美國移民甚至使用菸草當作貨幣呢!而這位羅爾夫先生就是「風中奇緣」主角寶嘉康蒂的丈夫喔!根據歷史記載,寶嘉康蒂為了要嫁給羅爾夫,還受洗改信天主教。後來他們一起回到英國,但寶嘉康蒂不幸感染了水痘,就在英國逝世。兩人的兒子湯姆後來回到美國,在新大陸留下不少子孫呢!

台灣最晚從清朝開始就種菸草了,日治時期還曾引進過不同品種的菸草、生產過雪茄喔!臺灣的花蓮、台中、嘉義中埔、高雄美濃都有種植菸草,不過近年來因為進口菸草價格便宜、品質穩定,台灣的菸草種植便逐漸走入歷史了。

(本文編輯後刊登於2017.2.21國語日報科學版)


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植物是地球的能量工廠

地球上最重要的反應應該就是光合作用(photosynthesis)了,就如植物的頂芽生長點是地球上最重要的組織一般。這是由於地球上的異營生物無不依靠自營生物作為直接或間接的食物來源,而自營生物的養分幾乎都是由光合作用而來。
葉片是獲取能量的小尖兵
自營生物的器官衰老是非常複雜的機制。在秋天撿起一片地上的黃葉,與仍在樹梢上翠綠的葉子相比,會發現黃葉的重量較同等大小的綠葉輕很多;這是因為植物會將衰老葉片中剩餘的、可利用的物質分解後運回,提供其他組織再運用。不若異營生物,由於每一個器官、組織都需要由自己生產的能量來製造,因此自營生物在淘汰老廢器官與組織時,一定會將殘餘的養分盡可能的回收。汰舊換新對所有生物都是一整年的工作,但對於多年生的落葉樹來說,每年春秋二季會發生大規模的迎新去舊,是它們一年兩次的大工程。
當時序慢慢進入秋天時,植物體內可藉由光敏素(phytochrome)感應逐漸加長的黑夜。光敏素是由兩個多肽組成的雙體(dimer),每個多肽有一千多個氨基酸那麼長,並加上一個色素分子(phytochromobillin)。光敏素將季節的信息送到頂芽,頂芽便開始進入休眠;其它的葉片啟動衰老機制、將可以回收的養分盡量回收之後,隨著連接葉柄與莖的薄壁細胞死亡,毫無生氣的葉片因自己重量的垂墜,被拉離開植株,飄落到地面。
這一切雖然看似與光合作用無關,但它卻是背後的影武者。在夏季的尾聲,隨著日照時間減少,植物能進行光合作用的時間縮短;同時,因為太陽的角度逐漸偏斜,在有限時間內,植物能捕捉到的光能也逐漸減少。以經濟的角度來看,光合自營生物此時若仍維持著龐大數量的葉片,並不是一種聰明的做法;於是有些樹木選擇將葉片中的養分回收儲存,同時降低所有的活動來過冬。等到冬去春來,可進行光合作用的時間變長了,加上太陽的角度逐漸轉正,植物以光敏素覺察到黑夜時間逐漸縮短,新芽便開始萌發,葉綠素的合成與葉綠體的發育,讓新生的葉片抹上了一層層的綠意。
由此可知,光合作用需要捕捉光能、以及將光能轉換為化學能的「用具」,並且,這些用具要能夠被恰當地放置在可以接收到足夠光能的地方。除了少數因為生活環境而必須修改基本設計的植物以外,絕大多數植物執行光合作用的主要部位是葉片;而葉片中用來捕捉光能的用具就是光系統(photosystem)。
抽絲剝繭光系統的運作
在葉綠體的類囊體膜(stromal membrane)上,可以…

孔雀秋海棠的光合作用魔術

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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…