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低溫下的C4植物

先說這篇文章的結論:讓玉米表現比較多的RuBisCo(ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶,負責把二氧化碳抓下來的酵素),可使玉米在低溫(攝氏14度以下)時光合作用效率能維持較高溫的效率。

我自己看到覺得有趣的點是:過去我們在學習光合作用時提到C4植物(玉米就是一種C4植物),也會提到它在低溫時光合作用效率不如C3植物。但過去課本上都是說:可能是因為C4植物在固碳時需要額外的能量,造成它在低溫時效率不如C3植物。

這篇論文裡面提到,最近這幾年的研究已經發現,C4植物在低溫下因為RuBisCo的結構不穩定,造成它在植物裡面的含量下降了四成,而這使得整體光合作用的效率下降了六成。所以讓RuBisCo表現量提升,可以造成玉米在低溫時的光合作用效率不會下降,從而造出「耐冷」玉米品系。

重要農作物是C4植物的有玉米、高梁、甘蔗以及部分的小米。不知道其他C4農作物是否在低溫下也有類似的事情發生,如果是,是否可藉由這篇論文裡面類似的機制來提升光合作用效率(或者說,使它們光合作用的效率可以維持)。當然,如果能找到非基改的品系,看看非基改的耐冷品系的RuBisCo的序列及/或表現量是否與不耐冷品系有所不同,這也是個有趣的課題。

參考文獻:
Coralie E. Salesse‐Smith, Robert E. Sharwood, Florian A. Busch, David B. Stern. Increased Rubisco content in maize mitigates chilling stress and speeds recovery. Plant Biotechnology Journal, 2019

3000年前的牙結石找到香蕉到達萬那杜的證據

在台灣常見的香蕉(Musa x paradisiaca)最早可能是在東南亞與巴布亞紐幾內亞馴化,考古發現可以追溯到公元前五千年。但是因為要能被保存下來成為化石總是需要一點運氣,所以香蕉的傳播路徑似乎不是很清楚。

最近奥塔哥大學(University of Otago)的研究團隊,從埃菲特島(Efate Island)的特奧瑪遺址(Teoum​​a site)中的三十二具遺骸的牙結石中找到了香蕉的微顆粒,證明了香蕉大約在三千年前傳播到萬那杜(Vanuatu)。

到底是誰把香蕉帶到萬那杜呢?推測應該是拉皮塔(Lapita)人。

古代的人因為不懂得刷牙,所以牙結石都很大;近代許多「古人吃什麼」的研究,常常是從牙結石裡面發現的。

參考文獻:

Monica Tromp, Elizabeth Matisoo-Smith, Rebecca Kinaston, Stuart Bedford, Matthew Spriggs, Hallie Buckley. Exploitation and utilization of tropical rainforests indicated in dental calculus of ancient Oceanic Lapita culture colonists. Nature Human Behaviour, 2020

蘋果(Malus domestica)的基因密碼

你喜歡吃蘋果嗎?你常吃蘋果嗎?現在在台灣的超級市場、水果攤,最常見的水果之一就是蘋果了。常見的品系包括富士、加拉、五爪、翠玉、金冠等。但一開始在台灣,蘋果並非如此常見。那時候的蘋果幾乎都是進口,在一支冰棒只要五毛錢的時代,一顆五爪蘋果要100元喔。 

由於冷藏與儲存技術的進步,蘋果在台灣已由一顆價值四斤米成為不分貧富都享受得起的水果了。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;如果不計入番茄,蘋果是世界第三大水果。

蘋果(Malus domestica)的祖先是中亞的新疆野蘋果(Malus sieversii),全球約有35種不同蘋果屬植物,其中只有三種人類可食:蘋果、M. sylvestris、新疆野蘋果。在中亞發源的蘋果,隨著採食的動物向東到中國,發展成綿蘋果等;向西發展為現在的富士、加拉、五爪等洋蘋果。洋蘋果是目前蘋果屬中最廣被栽培的種類,全世界大約有7,500不同品系的洋蘋果(以下簡稱蘋果)。

由於蘋果是這麼重要的水果,它的基因體當然非了解不可囉!經由許多不同國家的研究者同心協力,蘋果的基因體已於2010年定序完成。但是蘋果有這麼多不同品系,到底是挑選什麼品系來定序呢?

研究團隊在眾多品系中挑選了金冠(黃元帥,Golden Declicious)。金冠這品系雖然在台灣也有販售,但是受歡迎的程度遠不如富士(FUJI);讀者們一定會覺得怎麼不挑選富士呢?

挑選金冠主要是因為金冠是加拉(Gala)蘋果的親本之一,也是超過20種不同品系蘋果的親本。另外,雖然台灣的蘋果市場由富士獨霸江湖,但在美國富士不過是老三、加拉才是老大。因此,當然要挑選金冠囉。(加拉在台灣也很受歡迎,有另一個商品名為「小富士」。)

定序的結果發現,跟其他作物一樣的,在蘋果總共七億四千二百三十萬鹼基對(742.3 Mb)的基因體中,有67%是由重複序列(repetitive elements)組成;這個比例與茶樹相當、比菠菜低。在這些重複的序列裡,蘋果的去氧核糖核酸轉位子(DNA transposon)是目前所知比例最低的。

雖然學界認為蘋果的祖先應是新疆野蘋果,由於M. sylvestris與蘋果之間也頗相似,因此研究團隊也趁此機會一併分析了12個蘋果、10個新疆野蘋果、21個M. sylvestris品系的23個基因。除了金冠以外,研究團…