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茶樹的基因機密

你喝茶嗎?你愛喝什麼茶?

有些人愛喝鐵觀音、有些人喝烏龍、西方人則是愛喝紅茶;但其實不論是鐵觀音、烏龍、紅茶、文山包種、東方美人、金萱...它們都是由茶樹(Camellia sinensis)的葉片製成!雖然山茶屬下有超過一百種植物,但只有茶樹的兩個亞種:阿薩姆種(C. sinensis. var. assamica)與中國種(C. sinensis var. sinensis)可以製茶;而同為山茶屬的油茶樹(C. oleifera)則只能榨油。

每個愛喝茶的人一提起茶來,總是有自己的一本「茶經」;雖然人人的「茶經」不同,但大家應該都能同意,茶那苦中回甘的味道是最讓人難忘的。茶的特殊風味主要來自於類黃酮素(flavonoids),而其中的兒茶素(catechin)尤其與茶的風味息息相關。不同的茶樹栽培種所含的類黃酮素、兒茶素與咖啡因比例不同,造就出不同風味的茶 -- 當然,對於半發酵茶(如烏龍)與全發酵茶(如紅茶)來說,發酵會進一步將茶葉內的化合物轉換成其他的化合物,為茶增添更多風味。

為了要了解究竟是什麼讓不同的茶風味如此懸殊,中國昆明植物研究所的研究團隊從五年前開始進行茶樹(雲抗10號,Yunkang 10)的基因定序。沒想到,幫茶樹定序比想像中的要困難很多!

多困難呢?研究團隊花了五年的功夫,才把第一版的茶樹基因草圖給組合起來!在這之前,這個團隊已經定序超過二十個植物的基因體,但因為茶樹有67%都是由反轉錄轉位子(retrotransposon)所組成,造成基因體中有非常多的重複序列,這些重複序列使得研究團隊在試圖組合不同的基因片段時,遇到非常多的麻煩。當然,高度重複的序列也使得茶樹的基因體變得極為巨大:30.2億鹼基對!模式植物阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)不過1.35億、木瓜(Carica papaya)3.72億、大豆(Glycine max)11.15億,即使是玉米(Zea mays)也只有23億而已。

除了有許多重複的反轉錄轉位子之外,研究團隊在茶樹基因體中也發現:負責產生咖啡因與類黃酮素的酵素基因也出現了重複的現象;這或許就是為何不同品種的茶樹風味不同的原因之一。研究團隊比較了二十五種品種的茶樹後發現,能夠表現較多與合成咖啡因以及類黃酮素相關的酵素,但表現較少與合成茶氨酸(theanine)相關酵素的茶樹,所產生的茶葉品質…

【原來作物有故事】蘋果 創造激勵人心的傳說

筆者小時候每次去校外教學,媽媽除了給我們帶壽司、一些點心之外,還有一顆蘋果。當時的蘋果絕大部分是進口的很貴;所以只有重要場合才會買。沒想到有一次姐姐咬了一口蘋果,覺得不好吃扔了,媽媽知道了以後,從此遠足就沒有蘋果了。所以一開始對蘋果的記憶就是:這是一種很貴的水果。
曾幾何時,現在在台灣的超級市場、水果攤,絕對不會少的水果就是蘋果。在台灣最常見的蘋果有富士、加拉、五爪、翠玉、金冠等。隨著冷藏與儲存技術的進步,蘋果早已成了全球性的水果了!根據聯合國農糧署的資料,2014年全世界生產8,463萬噸蘋果,僅次於番茄、香蕉與西瓜。蘋果的祖先是中亞的新疆野蘋果,全球約有35種不同蘋果屬植物,其中只有三種人類可食。在中亞發源的蘋果,隨著採食的動物向東到中國開枝散葉,發展成綿蘋果、花红、楸子、海棠花、西府海棠和垂絲海棠;向西發展為現在的富士、加拉、五爪等洋蘋果。台灣栽培蘋果,最早在1958年由榮民在福壽山農場試種,幾年以後獲得成功,逐漸推廣到梨山、佳陽、武陵農場等地。
在我們開懷大嚼香甜可口又清脆的洋蘋果時,大家有所不知的是,大部分的野生蘋果樹結的果實淡而帶點苦味。或許是因為如此,古代歐洲人認為生鮮蘋果有毒,醫生也不建議生吃蘋果;即使到了文藝復興時期,人們還是相信生吃蘋果會引發胃炎、胃酸過多等疾病。當時蘋果主要用來烹調、釀酒以及護膚、護髮、治療關節痛。蘋果酒曾是歐洲、美國鄉間重要的飲料,平均每人每日要喝掉0.68公升的蘋果酒。連英國探險家庫克船長在他1776年的南海之行中,也特別攜帶蘋果酒,以預防船員受到壞血病侵襲。
可能是因為蘋果有的香甜、有的苦,文學上許多與蘋果有關的故事也不全都是正面的:如希臘神話中的特洛伊戰爭就是以金蘋果為開端,而童話故事中白雪公主的毒蘋果,更是家喻戶曉。
在歐洲人發現新大陸以後,許多不同的蘋果品系,也隨著被帶到北美大陸;開國元勛華盛頓總統與傑佛遜總統,都在自己的莊園上種了很多蘋果樹。提到美國的蘋果,不能不提一個傳奇人物:約翰‧查普曼。查普曼從三十歲開始在美國各地旅行,並以提供當地居民蘋果種子的方式來大力倡導種植蘋果。因此,他得到一個綽號:強尼‧蘋果籽。雖然查普曼其實是藉由提倡種植蘋果來傳教,但他的故事到了後世卻成為激勵人心的美國傳說。
從以前到現在,大家喜愛的蘋果並不是都一樣的。從20世紀初到1980年代,最流行的蘋果是整顆鮮紅的五爪蘋果。但五爪第一次出現時,它可…