老葉的植物王國

  圖片作者：ChatGPT 颱風要來了！每次颱風來，總會聽到樹倒猢猻散（誤）的新聞，如： 2023/10/5「小犬颱風撲台新北三峽區長達200公尺路樹遭強風吹倒」 2023/9/11 「颱風海葵／台東樹倒逾2千公噸公路局擬改種耐風本土種」 2022/9/3 「高雄8級強風！一天吹倒6路樹砸到整排車」（這僅是颱風外圍環流） 2021/10/11 「受圓規颱風影響路樹遭強風吹倒」 查閱文獻發現，颱風/颶風對樹木會造成各種影響。它們可能會造成樹木損壞，包括拔掉、斷裂和彎曲，從而導致樹木死亡。但是，有些樹能夠從傷害中恢復並重生。颱風/颶風也會影響樹木的生長和氣勢。在某些情況下，在颱風/颶風中生存的樹木的平均直徑增長大於它們在颱風前的生長速度 [1]。颱風/颶風可以增加嚴重受損的森林區域中的樹木多樣性，並改變耐陰影和不耐陰影物種的相對豐富性。它們還可以影響受損森林的繼承軌跡，導致物種組成的變化 [2]。此外，颱風/颶風可以改變物種組成並改變森林結構，可能影響整個森林社區的營養關係和功能 [3]。樹木對颱風/颶風傷害的敏感性顯示不同物種之間的耐風和耐乾性之間存在的差異 [4]。此外，颱風/颶風與海平面上升等其他因素結合，甚至能導致沿岸松樹林的滅亡 [5]。 由此可知，颱風對樹木的損害有多大。但是，颱風真的對樹木只有負面的影響嗎？最近一個由美國農業部進行的研究發現[6]，颱風對樹木的影響，也不完全是負面的。 他們以長葉松（ Pinus palustris ）種子生產作為指標，研究颱風對樹木的影響。研究分析了長達64年（1958–2022）的數據，發現在颱風來襲後一至兩年內，松果產量顯著增加。在颱風來襲後的第一年，松果增加了31%；第二年，松果增加了71%。 研究團隊認為，這可能是因為颱風帶來的降雨和輕度風力造成的樹冠密度減少。然而，如果颱風來襲後還是颳大風 （大風的標準是每秒25公尺，相當於90公里每小時。根據薩福-辛普森風暴等級，這個風速大致相當於12級風），就沒有效果了。 這是首次證實颱風直接影響樹木繁殖，暗示這可能是影響熱帶風暴易發地區樹木大量結果的一個未知環境因素。 我也想到2005年花蓮一連三個強烈颱風，結果我辛苦種了幾年的楓香就這樣陣亡了... 參考文獻： [1]Guadalupe, Williams-Linera., Cla...

  大豆。圖片來源： 維基百科 植物，就像我們，也會「感覺」到外界的變化，透過一些特殊的「感覺器官」來調整自己的生長。今天，我們就來談談植物是如何感知光的顏色，特別是藍光，以及這對它們生長的重要性。 你知道嗎？植物能「看見」光！雖然它們沒有眼睛，但它們有一種叫做光敏素（phytochrome）的特殊蛋白質，就像是它們的「眼睛」，幫助它們感知周圍的光線，特別是紅光。但是，植物不只對紅光敏感，它們也能感知到藍光，而且藍光對它們來說非常重要，所以植物也有感應藍光的光受器：隱花色素（cryptochrome，CRY ）！ 你可能會問，藍光對植物有什麼作用呢？實際上，藍光對植物的發育有很大影響，包括它們如何向光移動（趨光性），以及何時開花。最近，科學家在研究大豆時發現了一些有趣的事情。他們發現一種名為 GmCRY1b 的隱花色素，它在控制大豆葉子老化的過程中起著重要作用。 這個 GmCRY1b 能和一些特殊的蛋白質，像是 GmRGAa 和 GmRGAb ，互相作用，進而影響葉子衰老的速度。更有趣的是，在藍光的照射下，這些蛋白質的數量會減少，這暗示它們在由 GmCRY1b 調控的葉子衰老過程中扮演了一個角色。 為了深入了解這個過程，科學家進行了一系列實驗。他們用不同強度的藍光照射大豆葉片，發現在低強度的藍光下，葉子的衰老速度會加快，葉綠素的含量會降低，一些與老化相關的基因也會更活躍。這告訴我們，藍光是影響大豆葉子衰老的一個重要因素。 接下來，科學家用CRISPR技術（一種基因編輯工具）剔除了所有的隱花色素，改變了大豆對藍光的感應能力。他們發現，當大豆對藍光的感應能力降低時，葉子會更早地開始衰老，顯示出藍光感應器在控制葉子衰老方面扮演著重要的角色。 不僅如此，科學家還發現 GmCRY1b 可以和DELLA蛋白質（如 GmRGAa 和 GmRGAb ）互動，這些互動是在藍光下發生的。這意味著，當藍光照射到植物上時， GmCRY1b 會「碰到」DELLA蛋白，然後它們一起在葉子衰老的過程中發揮作用。 還有一個有趣的發現是，這些互動似乎是在植物細胞核內發生的。細胞核是細胞的「指揮中心」，控制著細胞的所有活動。所以，這暗示著 GmCRY1b 和DELLA蛋白在細胞核中一起工作，影響著植物如何回應藍光。 但是，這一切又和老化有什麼關系呢？研究發現，植物中的一種激素...

  大豆。圖片來源： 維基百科 雖然紅光對光合作用很重要，所以植物有光敏素（phytochrome）來偵測紅光，但是植物不只會看見紅光與紅外光，也會看見藍光。藍光可以影響植物的發育，包括趨光性與開花。藍光受器稱為隱花色素（cryptochrome，CRY ）。 最近針對大豆的隱花色素進行的研究發現，大豆中的隱花色素 GmCRY1b 參與調節大豆葉片的衰老過程。研究團隊發現，  GmCRY1b  能夠與 DELLA 蛋白質 GmRGAa 和 GmRGAb 進行互動，並通過調節 GmWRKY100 基因的轉錄來影響大豆葉片的衰老。此外，研究團隊還發現， GmRGAa 和 GmRGAb 蛋白質的表現量在藍光照射下明顯下降，這顯示它們可能參與了   GmCRY1b  調節大豆葉片衰老的過程。這些發現有助於深入了解植物葉片衰老的調節機制，並為進一步研究植物的生長和發育提供了重要的參考。 研究團隊為了要瞭解隱花色素在大豆中的角色，他們進行了多個實驗。 他們使用兩層黃色濾光片來模擬低藍光（LBL）條件，而同一株幼苗的另一片對面的單葉則被覆蓋了兩層透明濾光片，作為對照組。這樣的實驗設計旨在模擬不同藍光强度下的條件。 研究團隊發現，接受低藍光（LBL）處理的葉片顯著地加速衰老，其葉綠素含量較低，而衰老標記基因 GmSAG12 、 GmSAG13 和 GmSAG113 的表現量較對照組更高。在低藍光下若再提供紅外光，葉片顯示出更加明顯的衰老。這些結果顯示，LBL是大豆中促進葉片衰老的重要遮蔭信號，並且通過一個獨立的途徑與紅外光一起誘導葉片衰老。 接下來，研究團隊想知道大豆的隱花色素是否參與調節大豆中的光誘導葉片衰老。大豆有四個CRY1和三個CRY2。他們使用CRISPR技術生成了CRY1四重突變株（ Gmcry1s-qm ）和CRY2三重突變株（ Gmcry2s-tm ）。在長日照和自然田間條件下，無論是CRY1四重突變株還是CRY2三重突變株都比野生型衰老得更快。CRY1四重突變株的葉綠素含量明顯下降，子葉和葉片衰老指數較高，衰老標記基因的表現量也較高，比CRY2三重突變株更明顯，這顯示大豆的隱花色素在控制大豆葉片衰老中發揮主導作用。相反的，高量表現  GmCRY1b 表現出較緩慢的葉片衰老...

  Borderea pyreneica. 圖片來源： 網路 想像一下，如果你是一隻硬殼蛤蜊或者格陵蘭鯊魚，你已經是地球上最長壽的動物之一了。但是，這還比不上某些樹木的壽命。有大概100種樹木能活得比這些長壽的動物還要久，而且大約有30種樹木甚至能活過千年！有一棵樹叫做「瑪土撒拉」，是刺果松的一種，它的年齡幾乎有5000年。還有，在美國猶他州的潘多森林裡，有47000棵美洲山楊組成的一大片樹林，人們相信這片樹林已經存活了超過14000年。 不只是木本植物能活這麼久，庇里牛斯山上的一種植物叫做 Borderea pyreneica ，它的地下部分——塊莖，也能活上300年。 植物的壽命這麼長，主要是因為它們的生長方式和防禦機制特別。植物的生長中心叫做分生組織，包括芽頂分生組織和根頂分生組織。這些地方有一些特殊的細胞，就像是植物的幹細胞，它們可以不停地分裂，讓植物不斷地生長出新的部分。而且，植物很擅長修復自己的DNA，這樣就能防止因為基因出錯而生病或者死亡。 但是，植物在長大的過程中也會遇到一些挑戰。比如，植物的細胞分裂越多，就可能累積越多的小錯誤，也就是突變。這些突變可能會影響植物的健康和繁殖能力。植物有一種生長方式叫做模塊化生長，意思是植物的身體由很多小部分組成，這些小部分可以獨立生長。如果有些部分受損了，植物可以用其他健康的部分來替換它，這樣植物就能適應各種不同的環境。 所以，植物之所以能活這麼久，是因為它們的生長方式特別，能夠修復自己，也能適應環境的變化。這真是自然界中的一個奇跡！ 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或直接閱讀論文   參考文獻： Volkava D, Riha K. Growing old while staying young : The unique mechanisms that defy aging in plants. EMBO Rep. 2024 Jan 26. doi: 10.1038/s44319-024-00062-4. Epub ahead of print. PMID: 38279018.

  Borderea pyreneica . 圖片來源： 網路 最長壽的動物大概就是硬殼蛤蜊與格陵蘭鯊魚，但是有大約100種樹木的壽命可以輕鬆地超過牠們；更不用提有大約30種樹木可以存活超過一千年。最長壽的樹木是被稱為「瑪土撒拉」（Methuselah）的刺果松，其年齡接近5000年。另外，在美國猶他州的潘多森林（Pando Forest），是個由47000個美洲山楊（ Populus tremuloides ）所組成的群體，據信也已經存活超過14000年了。 而且，並不是只有木本植物才能活這麼久。在庇里牛斯山的 Borderea pyreneica 的塊莖，也被認為已經存活300年了。 在我們眼前的大自然中，植物以其驚人的壽命和對環境的持久適應能力，展示了生命力的極致。 從單一種子中誕生的巨大森林，到能夠經歷數千年季節更迭的古老樹木，以及年年歲歲都從土中萌芽茁壯的薯蕷，植物的生命週期和發育策略向我們顯示了生物學上一些最引人入勝的奧秘。到底為什麼植物能活這麼久呢？ 植物生長和發育的核心，是分生組織（芽頂分生組織和根頂分生組織）。這些組織包含具有高度多能性和分裂活性的幹細胞，能夠透過一系列精確調控的信號途徑，不斷地進行有序的細胞分裂和分化，形成植物的各種組織和器官。分生組織的動態平衡和發育受到細胞周期調控、植物激素信號、以及基因表達調控網絡等多重因素的精細調控。所有植物器官（包括生殖結構），都是由分生組織持續增殖形成的。只要分生組織保持活躍，植物就可以繼續長大。 植物的長壽也與其在遺傳穩定性和對突變防範方面的獨特機制密切相關。植物細胞具有一套嚴密的基因組監控系統，能夠有效檢測和修復DNA損傷，確保細胞功能的完整性和基因組的穩定。此外，植物幹細胞的分裂頻率相對較低，特別是在分生組織的中央區域有一小群細胞是靜止或非常慢速分裂的幹細胞，這有助於降低DNA複製過程中由於DNA聚合酶的錯誤而導致的突變累積。這一分裂模式在生物學上稱為「非交換性分生組織分裂」（anticlinal meristematic division），它不僅有助於保持遺傳穩定性，還能在長期內支持持續的生長和發育。 儘管有這些保護機制，多年生植物在其漫長的生命週期中仍可能面臨細胞分裂過程中累積的突變壓力。近期的研究表明，雖然這些突變累積可能影響植物的生理功能和繁殖能力，但對於...

  圖片作者：ChatGPT 在國外，胡蘿蔔（carrot）是很受歡迎的點心，在派對或宴會時，沙拉盤中常見切成直條的胡蘿蔔。拿起一根沾沙拉醬吃，真的很好吃！ 但是胡蘿蔔不能太早切，如果放得有點久，就會變成彎彎的。 為什麼胡蘿蔔放久了會彎？ 你可能會說，就脫水啊。 但是，就是有人覺得這個現象有趣。事實上，對食品加工來說，彎彎的胡蘿蔔條賣相不佳，所以瞭解為什麼切開的胡蘿蔔會彎，其實有它的重要性。 科學家們做了一些實驗和計算來研究為什麼會這樣。 他們使用了一個叫做Lamé同心圓柱模型的數學模型來描述胡蘿蔔的結構，就像用一個數學方程式來描述胡蘿蔔的形狀和它是如何改變的。透過這個模型，他們可以計算出胡蘿蔔切開後不同時間點的彎曲程度。 研究發現，胡蘿蔔在被切開後，由於外層和內層（皮層和維管柱層）之間的拉力不同，就會開始彎曲。就像你的外衣比內衣緊，那麼外衣就會把內衣拉得緊緊的，胡蘿蔔也是一樣的原理。他們還發現，在第七天的時候，胡蘿蔔的彎曲程度會達到一個特定的數值，平均彎曲半徑是1.14米。 下一個問題就是，為什麼皮層和維管柱層之間的拉力不同？ 這就要回到胡蘿蔔的結構來解釋。胡蘿蔔的主要結構可以分為外層的皮層和內部的血維管柱層。 皮層（Cortex）是胡蘿蔔的外層，它主要由軟的細胞組成，這些細胞含有大量的水分和營養物質。皮層的細胞結構讓它在物理性質上比較柔軟和有彈性，可以存儲水分和營養，為植物的生長提供支持。當胡蘿蔔失水時，皮層的細胞會失去水分，導致收縮，這部分的收縮是胡蘿蔔彎曲的原因之一。 維管柱層（Vascular Cylinder）位於胡蘿蔔的內部，是植物的主要傳導系統，負責運輸水分和營養。這部分由維管組織和纖維組織構成，結構比較堅固，不容易收縮。維管柱層的結構使它對拉力的抵抗比皮層強，不像皮層那樣容易因為水分流失而收縮。 當胡蘿蔔被切開後，外層的皮層和內層的血管柱層因為它們物質特性的不同，對水分流失的反應也不同。皮層因為比較軟和有彈性，會有較大的收縮，而血管柱層的收縮比較小。這種不一致的收縮造成了皮層和血管柱層之間的拉力差異，進而導致胡蘿蔔彎曲。 這項研究不僅幫助我們理解胡蘿蔔彎曲的原理，而且還能讓我們更好地理解植物的生長方式和它們的物理特性。生活中的一個小小的現象，其實裡面藏著物理學的原理，很有趣呢！ 最後要提醒大家：用胡蘿蔔條沾沙...

  番茄天蛾。圖片來源： 維基百科 植物是大自然裡的聰明生物，它們會用各種方式來應對環境的變化。你知道嗎？當小蟲子咬植物的時候，植物會釋放一種特殊的氣味，這種氣味其實是由揮發性化合物（就是VOC）組成的。不過，最近有個研究告訴我們，事情可能不像我們以前想的那樣簡單。 研究人員拿了四種不同的番茄來做實驗： 1. Mountain Fresh F1 (MF)：這種番茄超級強悍，能在涼爽或潮濕的地方長得很好。它的果實大又多汁，而且對很多病害都很抵抗。 2. Valley Girl F1 (VG)：關於這種番茄的資訊不多。 3. Amish Paste OG (AP)：這種番茄有超過100年的歷史了，它會不停地長果實直到天氣變冷。它的果實大且有獨特的甜酸味。 4. Cherokee Purple OG (CP)：這是一種很古老的番茄，成熟時顏色深，味道非常獨特。 他們還用了一種叫做「番茄天蛾」的小蟲子，這種蟲子喜歡在晚上出來吃番茄和煙草。 這個實驗有128個盆栽，每種番茄分成四組，每組做了八次實驗。有一半的番茄盆栽接種了一種叫做叢枝菌根真菌的東西，另一半則讓「番茄天蛾」咬48小時。這些番茄都在溫室裡長大，那裡的溫度和濕度都被控制得很好。 用於實驗的叢枝菌根真菌是市面上可以買到的，裡面有四種不同的菌根真菌。 研究的目的是看看不同的番茄品種，以及它們和菌根真菌或小蟲子的互動，會怎樣影響植物釋放的揮發性化合物。這些發現可以幫助我們更好地理解植物是怎樣和周圍的環境互動的。 結果發現，不管是菌根真菌還是小蟲子，都會讓番茄釋放更少的揮發性化合物。這和我們之前認為植物會因為受到壓力而釋放更多化合物的想法不太一樣。研究還發現，不同品種的番茄釋放的化合物有明顯的差異，這可能是因為每種番茄的遺傳特性不同。 這個研究提醒我們，植物、菌根真菌和小蟲子之間有著非常複雜的關係。了解這些關係可以幫助我們更好地照顧植物，並在農業上取得更好的成果。 想瞭解更多嗎？可以看 完整版 或直接看論文   參考文獻： Dady, E.R., Kleczewski, N., Ugarte, C.M. et al. Plant Variety, Mycorrhization, and Herbivory Influence Induced Volatile Emissions...

  番茄天蛾。圖片來源： 維基百科 面對環境變化，植物總要努力因應。我們過去知道，植物在被昆蟲啃咬的時候會釋放揮發性化合物（VOC），但是，最近的一個研究卻有不太一樣的結果。 他們使用了四種不同的番茄（ Solanum lycopersicum L.）品系進行實驗，分別是： 1. Mountain Fresh F1 (MF): 這是一個具有強大適應性的品系，能夠在涼爽和潮濕的環境中生長。它能生產大型、重達8-16盎司的果實，味道良好，並且對多種病害有很強的抵抗力。由北卡羅來納州立大學的Dr. Randy Gardner開發。 2. Valley Girl F1 (VG): 資料較少，可能也是針對特定生長條件進行優化的雜交品系。 3. Amish Paste OG (AP): 這是一個擁有超過100年歷史的傳統品系。它是不定性品系，意味著它會持續生產番茄直到霜凍來臨。Amish Paste番茄生產大型的果實，具有獨特的甜和酸的風味。 4. Cherokee Purple OG (CP): Cherokee Purple是一個古老的番茄品系，果實在成熟時呈深色，表皮近蒂部保持一定的綠色。這種番茄因其深紅色的內部和清晰的表皮組合而呈現出獨特的顏色。 實驗中使用的昆蟲是「番茄天蛾」（ Manduca sexta ），這是一種常見的害蟲，主要在夜間活動，會對番茄、煙草等植物造成損害。 四種番茄品系，每個進行了四種處理，每種處理有八次重複，總共128個盆栽。每個品系的一半接種了叢枝菌根真菌（AMF），另一半在收集揮發物前48小時暴露於昆蟲取食。處理組（每種處理8個）如下：1) 無AMF + 無取食，2) 無AMF + 取食，3) AMF + 無取食，以及4) AMF + 取食。所有植物都在伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校（UIUC）植物護理設施（PCF）的溫室中生長，在25°C ± 5°C、50 ± 5％相對濕度和14L:10D光照周期下養育三周。 這個研究使用了市面上可購得的叢枝菌根真菌MycoApply® Ultrafine Endo/Ecto接種劑，由Mycorrhizal Applications公司（位於美國俄勒岡州格蘭特帕斯）生產，並由A.M. Leonard Horticultural Tool & Supply Co.（位於美國...

  林木賊。 圖片來源： 維基百科 木賊是一種很特別的植物。它已經生長在地球上很長時間了，可以追溯到大約3億年前的古生代石炭紀。木賊的莖很特別，有很多節，看起來像一根根疊起來的管子，每一節都有像鱗片一樣的葉子圍繞著。因為它的這種外形，有人把它叫做節節草，不過要記得，它跟節節麥是不一樣的哦！ 木賊不是用種子來繁殖，而是用孢子，這些孢子長在莖的頂端。有的木賊還可以用地下的莖來長出新的植物。木賊遍布全世界，尤其喜歡濕潤或半濕潤的地方。無論是低地還是高山，它們都能生長得很好。 有些木賊不僅外觀漂亮，還有藥用價值，可以用來治療小傷口或流感。 木賊的英文名字叫做horsetail，是因為它看起來有點像馬的尾巴。至於為什麼中文叫木賊，這個我就不知道了。 文章還提到了一種叫做離層酸的物質。最初人們發現它是因為想知道什麼物質讓果實掉落，所以它另一個名字叫做脫落酸。但後來科學家發現，離層酸其實跟幫助植物抵抗乾旱和壓力更有關係。 因為並不是所有的植物都對離層酸有反應（關氣孔。氣孔是植物葉片上的小孔，用來吸收二氧化碳和散熱、蒸發水份的），最近有一項研究對三種木賊進行了實驗，想看看它們的氣孔對離層酸反應如何。他們發現，這些植物的反應不僅跟物種有關，還跟季節有關。比如2019年，他們沒有看到任何一種木賊在離層酸處理下關上氣孔，但2020年和2023年就有一些不同的反應。 木賊的氣孔對二氧化碳的多少和空氣的濕度也會有反應。研究還發現，不同年份的天氣可能會影響木賊對離層酸的反應。 這項研究幫助我們更好地了解木賊如何在不同的環境條件下調整自己，保持水分和氣體交換的平衡。 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或直接看論文   參考文獻： Meigas E, Uusküla B, Merilo E. Abscisic acid induces stomatal closure in horsetails. New Phytol. 2024 Jan 23. doi: 10.1111/nph.19542. Epub ahead of print. PMID: 38263706.

  林木賊。 圖片來源： 維基百科 木賊屬（Equisetum）是一類非常古老且獨特的植物，屬於木賊科（Equisetaceae），是現存唯一的木賊科成員。這些植物源自遠古時代，可以追溯到古生代的石炭紀，約3億年前。木賊屬植物的特點包括具有獨特的節狀莖構造，莖部明顯分節，每節有一個葉鞘。它們的葉片通常是小的、鱗片狀的，並成環狀排列在莖的節上。所以，有些人會把木賊稱為節節草，但可不能跟節節麥弄混喔！ 木賊通常通過孢子繁殖，具有稱為孢子體的特殊結構，孢子體一般位於莖的頂端。有些物種也能夠通過地下莖（根狀莖）進行無性繁殖。它們在全世界有廣泛的分布，尤其是在溼潤和半溼潤的地區。它們對環境的適應性強，可以在從低地到高山不等的各種生態環境中生長。 某些木賊屬植物在園藝中作為裝飾性植物被廣泛種植。此外，它們在傳統醫學中也有一定的應用，例如，被用於治療小傷口和流感等。 總之，木賊屬植物以其獨特的生活史、結構特徵以及對不同環境的強大適應能力，在植物學和生態學研究中佔有重要的位置。 木賊（Equisetum）的英文名稱來自於它的拉丁文學名，其中“Equi-”的意思是“馬”，而“-setum”則是“鬃毛”的意思。這個名字的靈感來自於某些木賊屬植物的外觀，其垂直的莖和從節上生長出的環狀枝條組合在一起，形似馬的尾巴或鬃毛。這種獨特的外觀使得木賊在自然界中非常容易識別，也給予了它這樣富有描繪性的名字。事實上，木賊的英文俗名就是horsetail（馬尾）。 至於中文為什麼叫木賊，我沒有查到什麼資料。本來想問一下ChatGPT，結果他胡說了一大通。 這篇文章的另一個主角是離層酸（ABA，abscisic acid）。離層酸一開始是為了要找與落果的分子而找到的，所以它也有另一個中文名稱叫做脫落酸。雖然一開始被認為跟落果、落葉有關，但是後來的研究卻發現它跟抗旱抗壓比較有關。 在高等植物的研究可以發現，植物在缺水時會分泌ABA，如果水分狀況沒有改善，就會製造更多ABA來讓氣孔持續關閉。氣孔是植物葉片上的小孔，由兩個護衛細胞形成，對植物的氣體交換至關重要。 但是ABA並不是對所有植物的氣孔都有效。最近有一篇研究就發現，水龍骨科的 Pleopeltis polypodioides （也是一種復活植物）對ABA就沒有反應。 所以，被稱為活化石的木賊，對ABA有反應嗎？ 最近的一個...

  圖片來源： 維基百科 咖啡是世界上超受歡迎的飲料，不只是因為它獨特的味道和提神的效果，還因為它在文化和經濟上都很重要。其中，阿拉比卡咖啡（ Coffea arabica ）和羅布斯塔咖啡（ Coffea canephora ）是兩種主要的咖啡種類。阿拉比卡咖啡原產於東非，比如衣索比亞，因為它的風味特別好，所以被種植在世界各地。 阿拉比卡咖啡的味道通常比較柔和，有果味、堅果味和花香，苦味和酸味都比較低。和羅布斯塔比起來，它的咖啡因含量也較低，大概只有羅布斯塔的一半。不過，阿拉比卡咖啡對環境變化比較敏感，所以一般都是在海拔較高的地方種植。 阿拉比卡咖啡是由兩種不同的咖啡植物（ Coffea eugenioides 和羅布斯塔）雜交而成的，所以它有兩套不同的基因組。這給了科學家們研究它的遺傳多樣性和適應性的機會。 最近有一篇論文，講述了關於咖啡樹基因組結構和演化的研究，特別是研究了染色體異常和基因交換是如何產生阿拉比卡咖啡中的遺傳多樣性的。 研究團隊用長讀取技術建立了一個高質量的基因組組裝。他們發現阿拉比卡咖啡的基因組包含很多預測的基因，而且有一些基因沒有被確定位在特定的染色體上，這在基因組研究中很常見。 他們還對咖啡因生物合成途徑中的一些基因進行了研究。他們發現這些基因在阿拉比卡咖啡的兩個亞基因組中有不同的拷貝數和表達水平，這可能和不同咖啡品種中的咖啡因含量有關。 研究團隊在阿拉比卡咖啡中發現了很多染色體異常，包括異倍體、缺失、重複和染色體交換。這些染色體事件大多數發生在異構或同構條件下，並且在種質中呈多態性。這些染色體異常可能是阿拉比卡咖啡中產生遺傳多樣性的重要機制。 研究團隊特別提到Bourbon栽培種（口感較細緻、甜度更高）的基因體中發生了一些重大的變化，這些差異可能對咖啡的風味和適應性產生影響。總之，這項研究為理解阿拉比卡咖啡的遺傳多樣性和演化提供了重要資訊。 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或直接看論文   參考文獻： Scalabrin, S., Magris, G., Liva, M. et al. A chromosome-scale assembly reveals chromosomal aberrations and exchanges generating genetic diversity in Coff...

  圖片來源： 維基百科 咖啡是全球最受歡迎的飲品之一，不僅因為其獨特的風味和提神效果，還因為它豐富的文化和經濟價值。 Coffea arabica （簡稱 C. arabica ）是兩種主要咖啡種植物之一，另一種是 Coffea canephora （通常稱為Robusta）。 C. arabica 原生於東非，特別是衣索比亞高原，並且因其優異的風味特性而被廣泛種植於世界各地。 C. arabica 通常具有更平滑、更複雜的風味特性，包括果味、堅果味和花香，並且較低的苦味和酸味。相較於Robusta， C. arabica 豆的咖啡因含量較低，大約是Robusta的一半左右。 不過 C. arabica 植物對環境的變化比Robusta更敏感，通常都是在海拔較高的地區種植，需要穩定的溫度和充足的降雨。 C. arabica 是由 Coffea eugenioides 和 Coffea canephora 這兩個物種雜交而成的一個自多倍體（allotetraploid）物種，具有兩套不同的基因組。這種基因組結構為研究其遺傳多樣性和適應性提供了獨特的機會。 總之， C. arabica 不僅在世界咖啡市場中佔有重要地位，而且其獨特的遺傳和生物學特性也使它成為科學研究的重要對象，特別是在基因組學、農業科學和氣候變化的背景下。 最近的一篇論文，報導了關於咖啡樹基因組結構和演化的研究，特別關注了染色體異常和交換如何生成在咖啡阿拉比卡種質中的遺傳多樣性。 研究團隊利用長讀取技術建立了一個染色體級的基因組組裝，總長度為1.32 Gbp，包含22條染色體偽分子。這個基因組包含57,794個預測的基因，其中大部分位於canephora和eugenioides兩個亞基因組中。有2,260個基因被預測存在於未錨定的scaffolds中​​。這意味著這些基因沒有被明確地歸位到任何一個特定的canephora或eugenioides亞基因組的染色體上，這可能是由於這些基因位於基因組中尚未完全解析或確定的區域。這種情況在基因組研究中並不罕見，特別是在複雜的自多倍體物種中，基因組的某些部分可能因為重複序列或結構變異而難以準確組裝和定位。 他們還進行了基因組的詳細結構、功能和演化方面的比較分析，特別是對咖啡因生物合成途徑中的特定基因進行了研究。他們觀察到在咖啡因生物合成途徑中...

  圖片來源： Science 想像一下，如果地球上沒有植物，我們的生活會怎樣？沒有新鮮的水果和蔬菜，沒有蔥鬱的樹木，甚至沒有紙張和家具。植物不僅美化了我們的世界，還在我們的日常生活中扮演了無數的角色。最近，科學家進行了一項有趣的研究，他們調查了全球各地人們是如何利用植物的。他們發現，人類使用了多達35,687種不同的植物，用途多得令人驚奇！ 這些植物被分為十大類別。有的用來做食物，比如你每天吃的蔬菜、水果和穀物。有的用來餵養動物，比如牧場上的牧草和飼料。還有些植物甚至用來餵養蜜蜂和蠶，讓我們能享用美味的蜂蜜和柔軟的絲綢。此外，植物還可以用作建築材料，比如木頭和纖維；作為燃料來源，比如木炭和生物酒精；甚至用於社會活動，比如宗教儀式和傳統醫藥。 但是，科學家們也提醒我們，雖然植物對我們來說非常重要，它們並沒有得到應有的保護。即使全球有17%的土地被劃為保護區，但這些區域並未充分保護植物的多樣性和獨特性。特別是在中美洲、非洲之角和南亞這些地方，雖然有許多特殊的植物被人們廣泛使用，但這些地區的保護措施並不充分。 這就像是我們有一個珍貴的寶藏，但是我們卻沒有好好保護它。植物不僅美麗，還支持著我們的生活，所以我們需要更加努力地保護它們。科學家呼籲，我們應該更加重視這些特別的植物，保護它們的生活環境，並保持它們的多樣性和獨特性。這不僅是為了我們自己，也是為了未來的世代，讓他們也能享受到植物帶來的美好和益處。 通過這項研究，我們不僅了解到了植物的重要性，還看到了保護植物多樣性的迫切需要。這是一個對我們的提醒，每一棵植物都有其獨特的價值和作用，我們應該珍惜和保護它們。希望在不久的將來，每個人都能參與到保護植物、保護我們美麗星球的行動中來！ 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或直接閱讀論文   參考文獻： S. Pironon et al. The global distribution of plants used by humans. Science 383, 293-297(2024). DOI:10.1126/science.adg8028

  有翅與無翅的種子。圖片來源：論文 在大自然裡，生物通常會發展出一些特別的本領，幫助牠們更好地生存。想像一下，如果某個動物長出了能飛的翅膀，但這對它生活沒有幫助，那麼這個特徵可能很快就不會再出現了。 我們通常認為植物的種子長翅膀是為了讓它們能像風箏一樣飄得更遠，好在更廣闊的地方生長。但是，有一種叫做 Anacyclus clavatus 的植物，它的情況有點特別。這種植物有時候會長出有翅膀的果實，有時候又長出沒有翅膀的。而且，沒有翅膀的種子需要更長的時間才能發芽。這讓科學家們很好奇，他們開始想，這些翅膀除了幫助散播種子以外，是不是還有其他用途呢？ 科學家們先測試了這些果實吸水的速度。他們發現，有翅膀的果實吸水的速度和量都比沒有翅膀的要快要多。然後，他們嘗試了兩種方法：一種是切掉翅膀，另一種是用石蠟封住翅膀來防水。他們發現，封住翅膀的話，種子發芽的時間會從不到5天延長到25到30天，但是切掉翅膀對發芽時間影響不大。這意味著翅膀不僅能幫助種子散播，還能增加種子和水的接觸，幫助種子更快發芽。 接下來，科學家們用一種叫聚乙二醇（PEG）8000的物質，改變了果實吸水的條件，設定了四種不同的水勢環境，從0到–1.5 MPa。他們發現，在水分比較少的環境下，沒有翅膀的果實的種子發芽會明顯延遲，而有翅膀的果實的種子則幾乎不受影響。 此外，科學家們注意到沒有翅膀的果實的果皮比有翅膀的果實的果皮要厚。所以他們在果實的頂部切了一個小口，讓水分更容易被吸收。他們小心地用手術刀切開果皮，但不碰到胚胎或翅膀。切開果皮後，他們也有確認大部分的胚胎沒有受到損傷。實驗結果發現，這樣做能顯著提高種子的發芽率，這表明果皮的厚度可能會影響種子吸水和發芽。 通過這些實驗，科學家們發現， Anacyclus clavatus 的果實翅膀在種子發芽的過程中扮演了很重要的角色，尤其是在幫助種子吸收水分方面。這項研究打破了我們以前的看法，即果實的翅膀只是用來幫助種子散播。科學家們現在認為，翅膀在種子發芽和幼苗建立的過程中也可能有重要的作用。 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或直接閱讀論文   參考文獻： Torices R, DeSoto L, Cerca J, Mota L, Afonso A, Poyatos C. Fruit wings accelerate germina...

  有翅與無翅的種子。圖片來源：論文 生物演化出種種機制來幫助自己，或者說，就算它產生了什麼新的機制，如果對它的生存沒有幫助的話，這樣的新機制大概很容易就會被淘汰。 通常我們看到植物的種子有翅膀（wing），大概都會認為是一種幫助種子散播得更遠的裝置。 但是，有一種菊科植物 Anacyclus clavatus ，它會產生有翅與無翅的果實。一開始產生的是有翅的，後來產生的是無翅的。由於無翅的種子發芽的時間比較長，就讓研究團隊感到好奇：莫非這種植物的翅膀有其他的功能？ 研究團隊先測試果實的吸水速度。測試發現，有翅的果實比無翅的果實吸水速度更快，量也更多。接著，他們透過切割翅膀或用石蠟封閉翅膀來防水。結果觀察到封閉翅膀會延遲種子發芽（從小於5天到25-30天），而切割翅膀則對發芽時間沒有顯著影響。這意味著翅膀不僅有助於種子的散播，還可能通過增加與水的接觸面積來促進種子發芽。 接著研究團隊以不同濃度的聚乙二醇 (PEG) 8000修改了果實的水勢 (ψ)，來觀察種子發芽的情形。他們使用了四種水勢環境，0、-0.5、-1.0、–1.5 MPa 。在降低水勢的條件下，無翅果實的種子發芽受到了顯著延遲，而有翅果實的種子幾乎不受影響。 研究團隊注意到，無翅果實的果皮顯著比有翅果實的果皮厚。於是他們在果實的遠端上部輕微切開果皮，以促進胚胎吸水。研究團隊以手術刀切開果皮，但不接觸胚胎或翅膀。進行胚胎切割後，通過四氮唑試驗（Tetrazolium test）確認了大多數胚胎沒有受到果皮切割的損傷。實驗結果發現，實驗性開放果皮可以顯著增加種子的發芽概率，這顯示果皮的物理屏障可能影響種子的吸水和發芽。 這些結果顯示， Anacyclus clavatus 的果實翅膀在種子的發芽過程中扮演了重要角色，特別是在促進水分吸收方面。這項研究挑戰了果實翅膀僅用於散播種子的傳統觀點，並提出了翅膀在種子發芽和幼苗建立過程中也可能有重要作用的新觀點。 參考文獻： Torices R, DeSoto L, Cerca J, Mota L, Afonso A, Poyatos C. Fruit wings accelerate germination in Anacyclus clavatus. Am J Bot. 2024 Jan 21:e16272. doi: 10.1002/...

  菜豆。圖片來源：維基百科 想像一下，我們和微生物是同居的好朋友：它們像是我們身邊的隱形守護者，幫我們製造維生素、保護我們不受壞菌侵擾。反過來，我們也給它們提供生活的養分。 科學家最近發現，住在一起的人，他們體內的微生物會有點像。那麼，那些與我們朝夕相處、被我們馴化的植物，它們的微生物會不會因為我們而有所改變呢？ 為了找答案，研究小組決定探索植物馴化對植物微生物的影響。他們想知道，植物馴化過程中選擇的特定植物特徵是否會讓植物微生物的組成發生變化。他們特別對鈣和鎂這兩種元素感興趣，因為它們對細菌的生存至關重要。 研究小組做了一系列實驗，他們在哥倫比亞的農業研究中心收集了菜豆和皇帝豆的種子，然後分析了這些種子裡的微生物。結果發現，不同地方馴化的植物，它們種子裡的微生物群落會有一些共通的特徵。這讓我們更了解馴化如何影響植物微生物，也可能幫助我們用微生物來改善農業生產。 研究發現，馴化讓種子裡的鈣含量降低，這影響了植物的多樣性。而且，馴化還帶來了特定的微生物群落變化，包括變形菌門、厚壁菌門和擬桿菌門都增加了。這些變化不僅在種類上，也體現在微生物的功能上，比如它們的代謝途徑。 綜合這些分析，研究小組發現馴化對種子微生物群落有一致的影響，並且這影響與馴化過程中選擇的特定植物特徵有關。他們希望這項研究能幫助我們更好地預測和改變馴化植物微生物群落的組成，以改善植物的健康和生產力。 研究小組專注於種子，因為種子直接受到了重要農業特徵的選擇影響。但他們也指出，要全面了解馴化的影響，未來的研究需要評估不同植物部分的效果，以及種子細菌群落的變化是主要與種子特徵相關，還是也與其他部分相關。這些發現對我們未來如何使用微生物來改善農業生產有很大的啟發。 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或直接看論文   參考文獻： Soldan et al., Consistent effects of independent domestication events on the plant microbiota, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.12.056

  圖片來源： 維基百科 馴化，是一個很奇妙的自然現象，你知道嗎？它其實是一個演化的過程，通過人類的巧手和智慧，讓原本野生的植物和動物，變得更適合人們的生活和需求。今天，就讓我們一起來探索植物馴化的奧秘吧！ 從古至今，人類一直都在跟植物有著密不可分的關係。你想像得到嗎？那些我們每天吃的蔬菜和水果，以及穿的棉衣，甚至是家裡的觀葉植物，它們的祖先可都是野生的呢！是的，就是透過馴化，它們才有了今天的模樣。 那麼，什麼是馴化呢？簡單來說，就是人類選擇具有特定特性的植物，例如果實大、不含毒素、生長快或者耐旱，然後經過反覆培育和繁殖，使得這些有利特性在植物群體中逐漸固定下來。就這樣，經過長時間的努力，人類成功地將野生植物改造成了適合自己使用的馴化品種。 但你知道嗎？馴化不僅僅是改變植物的外觀或是味道，它還深刻地影響了植物的遺傳結構。在馴化的過程中，人類的選擇導致了這些遺傳上的變化。有時候，這會減少植物的遺傳多樣性，但有時候也會帶來新的遺傳變異，為植物的未來提供更多可能性。 不僅如此，馴化還牽涉到一個非常重要的概念——「馴化症候群」。這是一組特定的特性，常常出現在我們馴化的作物上。例如，穀類作物，像是水稻和玉米，就有一些共同的馴化特性。但是，你知道嗎？不同的作物因為它們的馴化歷史不同，它們的馴化特性也會有所不同。 在科學的世界裡，對這些馴化特性的研究可是非常深入和精密的。科學家們利用先進的技術，去探索這些特性背後的基因結構。他們發現，這些特性往往不是由單一的基因控制的，而是由許多基因共同作用的結果。這就像是，一個籃球隊的成功，不僅僅是依靠一個明星球員，而是整個隊伍的共同努力。 而且，你知道嗎？馴化還跟生態學有著密切的關係。作物在人工環境中的生長，它們跟周圍的生物，像是微生物和昆蟲，都有著各種各樣的互動。這些互動不僅影響作物的健康和生長，也影響了作物的馴化特性。 馴化，不僅是一個科學上的概念，它還是人類文化和社會的一部分。從古至今，馴化作物的故事一直伴隨著人類文明的發展。今天，我們所享受的豐富食物和美麗花草，都是這個漫長而奇妙的馴化之旅的結果。 所以，下次當你享用一頓美味的晚餐，或者欣賞家裡的盆栽時，不妨想一想，這些植物背後的馴化故事。這個故事不僅告訴我們科學的力量，更讓我們感受到人類與自然的深刻聯繫。這是一個關於智慧、耐心和創新的故事，也是我們所有人...

  圖片來源： 維基百科 馴化（domestication）是一個演化過程，指的是透過人類的選擇和培育，使得野生物種在形態學、生理學或行為上產生改變，從而更適合於人類的居住環境或需求。在植物科學中，作物馴化特指透過農業活動，將野生植物種選擇性地培養和繁殖，逐漸形成具有特定利益特性的作物品系的過程。 馴化過程中，人類會根據需求選擇具有特定特性的植物，例如果實大小、種子無毒性、生長周期或耐旱能力等。經過多代的選擇和繁殖，這些特性在植物群體中逐漸固定下來，最終形成與其野生祖先有明顯差異的馴化品種。 馴化不僅改變了植物的外觀和生理特性，也對其遺傳結構產生了深遠的影響。馴化過程中的人工選擇導致了遺傳多樣性的改變，經常會降低馴化品種與其野生親緣群體之間的遺傳多樣性。然而，人類對遺傳多樣性的影響不僅限於負面，馴化過程也會產生新的遺傳變異和組合，這為作物改良和適應新環境提供了可能。 總而言之，馴化是一個涉及人類主導選擇和基因型改變的複雜過程，它不僅塑造了我們的農業作物，也影響了人類的文化和社會結構。 最近的一篇論文討論了作物馴化的過程，特別著重於馴化現象、基因結構、以及馴化的生態學背景。 從某個層次上，馴化可以被視為一種特殊的共生關係，人類控制作物的繁殖或生長，以獲得資源或服務。這一過程透過人類的選擇，形成了作物人工演化的強有力模型。 在全新世時期，如水稻、玉米和小麥等作物的馴化和散播改變了人類社會和政治組織，成為人類社會賴以維生的關鍵機制。 這篇論文回顧了作物馴化研究的主要主題，並確定了三個基本領域的新問題：馴化性狀和症候群、作物演化的基因結構、以及馴化的生態學。 所謂的「馴化症候群」，主要是基於對穀類作物如水稻和玉米的研究，近期的工作顯示，不同的馴化歷史可能產生不同的馴化性狀。 早期的研究，限於技術常常只能找到單一大效應基因座，但新的證據支持許多關鍵特徵如破裂性和植物結構有多基因的基礎。對於人為環境中適應性的研究也影響了馴化作物的生態特徵，如資源獲取率和與其他生物如根部菌根真菌和授粉者的互動。 越來越多的研究顯示，馴化過程的基因結構比預想的要複雜，許多馴化性狀背後都是複雜的多基因突變，需要高解析度的全基因組關聯研究或在野生基因背景下的觀察來揭露這些結構。隨著古基因學的發展，針對古代DNA的研究和新的方法學進展在解析作物馴化的演化遺傳學中可能特...

  圖片作者：ChatGPT 你有沒有聽說過一本書叫做《哥倫布大交換》？作者克羅斯比在書裡面描述了一個有趣的現象：當歐洲人發現美洲大陸後，他們把自己的農作物（比如小麥和葡萄）帶到了新大陸，同時也把新大陸的農作物（像是辣椒、玉米和馬鈴薯）帶回了歐洲。聽起來像是一場文化和農業的大交流，但其實，這也是所謂的「生物同質化」現象的開始。 生物同質化指的是不同地方的生物群落因為人類的活動而變得越來越相似。這種現象包括了把非本地物種引進新的地區，本地物種因為棲息地被破壞或氣候變化等因素而消失，以及人類改變自然環境的行為。當外來物種擴散到全球各地，而原生物種逐漸消失，各地的生物多樣性就會降低，生物群落之間的差異也會減少。這不僅是全球生物多樣性減少的一個重要指標，也對生態系統的功能造成了重大影響。 想像一下，當人們從一個地方搬到另一個地方，他們總會帶一些家鄉的東西，比如土特產或者農作物的種子。這在幾百年甚至幾千年前尤其常見。當人們帶著「埋骨他鄉」的決心，帶著「一卡皮箱」踏上旅途時，總會帶上一些家鄉的農作物種子。尤其是當某些作物具有特殊意義時，比如說為了聖餐所需的葡萄酒，那種作物肯定會被帶上船。 但是，這種帶來帶去的行為，使得地球上的每個角落都開始變得和其他地方越來越相似。這對生態來說並不是好事，也因此吸引了許多科學家的注意。 最近，一個歐洲的研究團隊用一個新的角度來看這個問題。他們不再依賴過去的物種清單來判斷生物多樣性，因為這些清單往往限制了時間範圍，而且沒有記錄那些未被記錄的物種引入或絕種情況。他們使用了化石數據來研究。通過分析大洋洲15個地點的化石花粉記錄，這些科學家試圖量化島嶼植物群落隨時間的分類相似性，這讓他們能夠在更長的時間尺度上觀察植物相似性的趨勢和人類定居及活動的影響。 這個研究團隊特別關注的是南太平洋島嶼植物群落的同質化現象，這種現象始於人類抵達這些地區。他們的研究覆蓋了過去5000年的植被變化。結果顯示，這段時間內，這些島嶼上的植物群落變得越來越相似。當兩個島嶼在同一時間被人類定居，它們的植物群落相似度就會提高。而在人類活動較少的高海拔地區，植物群落的同質化程度就相對較低。 研究的結果告訴我們，雖然我們通常認為生物同質化是當代問題，但其實人類對島嶼的殖民和隨後的活動可能是這個趨勢早期的主要驅動力。未來植物群落的相似性趨勢將取決於人類如何繼續改變...

  圖片來源：維基百科 非洲油棕櫚是生產棕櫚油的植物，用途非常廣泛，可以做肥皂、食品和潤滑油等。但是，因為熱帶森林的土壤營養不夠豐富，所以種植油棕櫚的時候，農民通常需要給土壤加上肥料，讓它有足夠的營養。對油棕櫚來說，氮、磷、鉀、鎂和硼是非常重要的營養元素。 但即使加了肥料，油棕櫚種植園的土壤還是可能缺乏必需的營養素，或者某些元素累積過多。這會影響油棕櫚的生長和產量，還可能讓棕櫚油的質量和安全受到影響。因此，研究團隊認為應該要弄清楚肥料中的污染物在油棕櫚體內的累積情況，尤其是在要增加肥料用量的時候。 為了弄清楚油棕櫚和棕櫚油中的營養元素和微量元素情況，研究團隊在印尼蘇門答臘的三個油棕櫚種植園進行了研究。他們發現所有種植園的植物樣本都顯示氮、鉀、硫和鉬的缺乏，而被放棄的種植園樣本還缺乏磷。這些缺乏情況可能是造成生產放棄的原因之一。 研究還發現，大多數非必需微量元素的濃度是正常或低的，但有幾種元素，如鉻、鈦、鎳和汞的濃度比平均水平高，不過還沒有到達對植物有毒的程度。而且，油棕櫚對這些元素的吸收能力有限，只有銅的累積系數比較高。 至於棕櫚油，研究團隊發現，精煉的棕櫚油中的元素濃度都低於食品安全標準，不會造成元素毒性的風險。但研究沒有分析可能存在於油中的農藥殘留物。 總的來說，這項研究幫助我們了解油棕櫚和棕櫚油中的化學元素含量，以及這些含量對棕櫚油生產的潛在影響。研究還強調了測定生物累積系數的重要性，尤其是在考慮增加肥料用量來糾正營養缺乏的情況下。 想瞭解更多嗎？可以看 完整版 或直接看論文 參考文獻： Thompson-Morrison, H., Ariantiningsih, F., Arief, S.M. et al. Chemical elements in Elaeis guineensis materials and derived oil. Sci Rep 14, 1836 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-023-50492-8

  圖片來源：維基百科 非洲油棕櫚 （ Elaeis guineensis ）是世界上產油最多的植物，可能也是世界上最重要的幾種農作物之一。棕櫚油的用途非常廣泛，從肥皂、食品到潤滑油無一不包。 油棕櫚的培育過程中當然也會使用肥料。因為熱帶森林土壤通常營養貧瘠，在油棕櫚種植中，為了支持生產，通常需要向土壤中添加肥料以提供必需的營養元素。對非洲油棕櫚而言，氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鎂（Mg）和硼（B）是最重要的營養元素。如果這些元素通過肥料供應不足，可能會導致油棕櫚產量減少，特別是在如印尼和馬來西亞的酸性和風化的熱帶土壤。 然而，研究團隊也指出，即使使用肥料，由於土壤特性和管理實踐，油棕櫚種植園的土壤仍可能缺乏必需的營養素，如氮、磷、鉀、鎂和鉬，並且在某些情況下可能會累積過量的微量元素。這可能導致植物組織中這些元素的缺乏或不平衡，影響油棕櫚的生長和產量。 此外，使用的肥料和農藥可能含有微量元素（TEs），這些元素可能在土壤中累積，並通過植物吸收，最終影響油棕櫚產品的質量和安全性。因此，研究團隊認為有必要確定油棕櫚中肥料污染物的生物累積因素的重要性，以限制這些污染物向植物和產品的轉移，特別是在考慮增加肥料使用量以糾正營養缺乏的情況。 為了評估油棕櫚植物和產品中的營養元素和微量元素（TEs）的缺乏和累積情況，並理解這對棕櫚油生產的潛在影響，研究團隊分析了非洲油棕櫚中的化學元素，包括在植物材料（葉子、莖、內種皮和外種皮）和提煉的棕櫚油中的元素含量。 研究地點位於印尼蘇門答臘的三個油棕櫚種植園。其中兩個種植園已被放棄，另一個仍在生產中。研究人員收集了來自這些種植園的植物樣本，並在紐西蘭分析了這些樣本和從印尼食品製造商獲得的精煉棕櫚油樣本。 研究團隊發現所有種植園的植物樣本都顯示出氮、鉀、硫和鉬的缺乏。放棄的種植園的樣本還顯示出磷的缺乏。這些缺乏可能是生產放棄的一個原因。 他們發現大多數非必需微量元素的濃度低於或與陸地植物的平均濃度相當。然而，鉻、鈦、鎳和汞的濃度高於平均水平，但低於葉組織的毒性閾值。 絕大多數微量元素的生物累積系數（Bioaccumulation Coefficient，BAC，透過將植物組織（例如葉子、果實的某個部分）中微量元素的濃度除以土壤中該元素濃度來計算）低於0.5，顯示油棕櫚對這些元素的吸收能力有限。然而，位於活躍種植...

  扁枝石松。 圖片來源： 維基百科 同孢子石松類植物是地球上早期的植物之一，對於研究植物的演化很重要，但我們對它們的基因結構和演化過程所知甚少。 最近，有研究人員對這類植物的基因組結構做了深入研究，尤其關注了基因組如何隨著時間演變。研究的對象包括兩種同孢子石松類植物：異倍體的長白石杉和二倍體的扁枝石松。這兩種植物雖然在約3.5億年前就分道揚鑣了，但研究發現它們仍保留著大約30%的基因在相同的基因區塊中。這意味著這些植物的基因組演化相對緩慢，和異孢子石松類植物形成對比，後者的基因組演化速度更快。 研究中對長白石杉和扁枝石松的基因組進行了詳細分析，發現兩者的基因組都顯示出了高度的同源性基因區塊保留，這些同源性基因區塊分別涵蓋了大約26%到36%的基因。 此外，研究人員還發現，長白石杉基因組中沒有明顯的次基因組優勢（指來自同一種植物的基因表現、保留的特別多）。在長白石杉中，保留下來的同源基因對在表現上沒有顯著差異，即使在進行基因組重組和基因丟失的過程中，這種平衡仍然保持得相當好。 這項研究為了解地球上早期植物的歷史提供了新的見解。它不僅填補了對早期維管束植物演化的空白，還為我們對植物基因組的多樣性和演化提供了深入的理解。特別是，這項研究突顯了同孢子和異孢子石松類植物在基因組演化上的重要差異，這可能與它們不同的生殖策略和生態位有關。 參考文獻： Li C, Wickell D, Kuo LY, Chen X, Nie B, Liao X, Peng D, Ji J, Jenkins J, Williams M, Shu S, Plott C, Barry K, Rajasekar S, Grimwood J, Han X, Sun S, Hou Z, He W, Dai G, Sun C, Schmutz J, Leebens-Mack JH, Li FW, Wang L. Extraordinary preservation of gene collinearity over three hundred million years revealed in homosporous lycophytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Jan 23;121(4):e2312607121. doi: 10.1073/pna...

扁枝石松。圖片來源： 維基百科   同孢子石松類植物（homosporous lycophytes）在植物演化樹上占有重要地位，是早期陸地植物的關鍵群體，但過去對於其基因組結構和演化過程的了解卻相對有限。 最近發表的研究，探討了同孢子石松類（一類蕨類植物）的基因組結構，特別是在全基因組複製（whole genome duplication, WGD）的背景下，這些基因組如何隨時間演變。研究對象為兩種同孢子石松類植物：異倍體的長白石杉（ Huperzia asiatica ，研究團隊發現它含有兩種不同的基因體）和二倍體的扁枝石松（ Diphasiastrum complanatum ）。研究團隊發現，儘管這兩個物種在約3億5千萬年前就已分道揚鑣，但仍保留著約30%的基因在同源性基因區塊（syntenic blocks，指在不同物種的基因組中，一系列基因保持著相同的鄰近排列順序）中。這一發現意味著這些植物在基因組演化上相對緩慢，這與異孢子石松類植物（Selaginellaceae和Isoetaceae）形成鮮明對比，後者的基因組進化速度更快，且核苷酸替換率更高。 研究中對長白石杉和扁枝石松的基因組進行了染色體的組裝，估算它們的基因組大小分別約為7.80Gb和1.6Gb。長白石杉的基因組被組裝成138個偽染色體，而扁枝石松的基因組則被組裝成23個偽染色體。兩者的基因組都顯示出了高度的同源性基因區塊保留，這些同源性基因區塊在兩個基因組中分別涵蓋了約26%到36%的基因。 此外，研究團隊還發現，長白石杉基因組中沒有明顯的次基因組優勢（subgenome dominance，指在異倍體（polyploid）植物中，異倍體形成後，一個或多個來源基因組（subgenomes）在基因表現、基因保留或功能上顯示出相對於其他來源基因組的優勢。），這與多數異倍體植物形成對比。在長白石杉中，保留下來的同源基因對在表現上沒有顯著差異，即使在進行基因組重組和基因丟失的過程中，這種平衡仍然保持得相當好。 這項研究填補了有關陸地植物演化的一個長期存在的空白，並且提供了早期維管束植物歷史的新見解，這些植物的基因組結構和演化提供了對於植物基因組多樣性和進化的深入理解。特別是，這項研究突顯了同孢子和異孢子石松類植物在基因組演化上的重要差異，這可能與它們不同的生殖策略和生態位相關聯...

  圖片來源：維基百科 「庭前芍藥妖無格，池上芙蕖凈少情。唯有牡丹真國色，花開時節動京城。」這是劉禹錫的《賞牡丹》中的詩句，形容了牡丹的國色天香。牡丹被稱作花中之王，是中國的國花之一。 雖然牡丹在中國的栽培歷史比較晚，但在唐朝時期，牡丹就受到了人們的熱烈喜愛，許多詩人都留下了讚美牡丹的詩篇。 牡丹的開花主要受溫度的影響。當氣溫低於4°C時，牡丹的根部會進入一種半休眠狀態，生長暫停。氣溫回升後，牡丹的根部會重新開始生長，隨著溫度的升高生長速度加快。然而，當夏季氣溫高於30°C時，牡丹又會進入休眠狀態。 最近的一項研究發現了一個影響牡丹花芽休眠的重要基因，叫做 PsMYB306 。研究人員發現，在4°C的低溫下處理牡丹40天後，花芽中的ABA（離層酸，一種植物荷爾蒙）含量會減少一半，而有生物活性的GAs（吉貝素，一種植物荷爾蒙）含量會增加1.3倍。 研究人員進行了一系列的實驗，發現冷處理能顯著減少與花芽休眠相關的基因的表現量，並增加與休眠釋放相關的基因表現量。這意味著，低溫處理對於促進牡丹花芽從休眠狀態轉變為生長狀態有著重要的作用。 研究團隊特別注意到了 PsMYB306 這個基因，因為它在冷處理30天後的表現量下降了6.7倍。進一步的研究發現，這個基因在花芽和種子中的表現量最高，且其表達受ABA的影響，但不受GA的影響。 研究人員通過一系列的實驗，最終證實了 PsMYB306 是一個MYB轉錄因子，能夠經由活化ABA合成基因來調控ABA的合成，從而對花芽休眠釋放有著負面的調控作用。這一發現為深入了解植物花芽休眠的分子機制提供了新的資訊，也為未來更好地控制和利用牡丹的開花提供了可能性。 參考文獻： Yanping Yuan, Lingling Zeng, Derong Kong, Yanxiang Mao, Yingru Xu, Meiling Wang, Yike Zhao, Cai-Zhong Jiang, Yanlong Zhang, Daoyang Sun, Abscisic acid–induced transcription factor PsMYB306 negatively regulates tree peony bud dormancy release, Plant Physiology, 2024;, kiae014, ...

  圖片來源：維基百科 因為有在中學開一門課，所以也有在追蹤高中生物老師的臉書社團。但是每次看他們討論試題的時候，總覺得好像跟他們不在同一個波長上。 就拿這次大學學測的捕蠅草試題來說吧！捕蠅草（ Dionaea muscipula ）是我非常喜歡的題目，因為它們練就了一身獨門武藝，當昆蟲第一次碰到它們時，它們的捕蟲葉並不會馬上就關起來，而是要在三十秒中再度被碰到一次，才會關起來。 但是當我看到大考中心的試題時，我有點傻眼。   擷取自大考中心自然科考題 裡面花了很多篇幅在講水分進出葉片...可是，明明那不是題目的重點啊。啊嗚。 不過，我卻想到之前看的論文好像都沒有提到水分進出細胞的問題。所以我就去問可愛的scispace大神。 大神給我好些論文，但是只有一篇（而且是review）提到這件事。 簡單來說，葉片的水分狀態對於捕蠅草的捕食功能的確是很重要，因為脫水的捕蠅草葉片會變得無法有效閉合，表明充分的水分膨脹對於保持葉片在「準備閉合」狀態中是必需的。 當捕蠅草的感覺毛（大考中心使用了「焮毛」這個詞，我不知道「焮」要怎麼念）被觸碰，植物會通過改變葉片組織中的水份狀態來啟動閉合機制。這涉及到葉片組織中水分的快速流動和壓力變化，導致葉片的形狀從凹面變為凸面。研究顯示，捕蠅草葉片的內外表皮層在閉合過程中扮演重要角色。當葉片準備閉合時，外表皮層會沿葉脈方向向外膨脹，而內表皮層則會收縮。這種外層膨脹和內層收縮的結合效應，促使葉片快速閉合。 另外一個大考中心提到的關於捕蠅草的點是：「若將捕蠅草的土壤浸潤在pH值高於4.5的溶液中，就算觸發焮毛產生電位，也無法讓葉子閉合。」 於是我又去請教可愛的scispace大神，當然大神還是一樣丟給我好幾篇論文，可是大神說，這些論文通通都沒有提到土壤的pH值是否會影響捕蠅草捕蟲的能力。 但是還是有可能有影響。怎麼說呢？原來捕蠅草喜歡酸性（pH4-5）的土壤，所以土壤的pH如果高於5，大概就不行了。   參考文獻： Grażyna, M., Durak., Thomas, Speck., Simon, Poppinga. (2022). Shapeshifting in the Venus flytrap ( Dionaea muscipula ): Morphological and...

  圖片來源：維基百科 番茄（ Solanum lycopersicum ），有人說是水果，也有人說是蔬菜。它原本生長在南美洲的高地，後來被科爾特斯帶回歐洲，現在已經變成義大利美食中不可缺少的食材了。想想看，16世紀以前的義大利菜沒有番茄會是什麼樣子呢？ 歐洲人接手後，培育出了各式各樣的番茄品種。在美國唸書的時候，我看過種子公司的目錄，他們宣稱培育出的「超大番茄」一片就能蓋滿一片吐司呢！ 2020年，美國的研究團隊分析了100種番茄的基因，建立了所謂的PanSV基因體。這100種番茄包括了野生品種和很多栽培品系。 研究團隊在這些番茄裡發現了238,490個結構變異（Structural Variations, SVs），也就是和參考基因體相比，其他基因體中大範圍的基因組結構改變。這些變化包括基因或DNA片段的插入、刪除、重複、倒置和易位等。 這些結構變異不同於單一核苷酸（組成核酸-也就是基因-的單體）的變化，它們的規模一般大於50個核苷酸，對基因的表現和功能有很大的影響。在植物基因體中這些變異特別重要，因為它們可能導致基因表現的改變，進而影響植物的性狀和適應能力。 研究團隊提到了一些例子，其中一個是Smoky Volatile Locus，和番茄的「煙熏」香氣特質有關。在番茄成熟期間，一種叫做NSGT1的酶被激活，防止煙熏相關揮發性物質的釋放，這是透過將這些物質轉化為不可分解的三糖苷（三個單糖組成的化合物）來達成的。當 NSGT1 發生突變時，會導致煙熏揮發性物質麴醇（guaiacol）的釋放。這顯示Smoky Volatile Locus控制著番茄成熟期間特定揮發性物質的生成和釋放，影響其香氣特質。 另一個例子是fw3.2，和番茄果實重量有關。這個特點是由於一個細胞色素P450基因的串聯重複造成的。這種重複導致了果實重量的顯著增加，成為番茄馴化過程中的一個重要特徵。 還有一個例子是「Jointless Breeding」，這是番茄栽培中的一種無節果梗特性，使得果實能夠從植株上完全分離，提高了採收效率。這個特性是由四個位於三個MADS-Box基因中的結構變異產生的。 這些研究為我們理解番茄的結構變異在基因到性狀關係中的作用提供了新見解，證明了這些變異在作物改良中的重要性和實用性。 參考文獻： Alonge M, Wang X,...

  圖片來源： 維基百科 三七（ Panax notoginseng ）是一種特別的植物，又叫做蔘三七、田七或土三七，是雲南白藥的主要成分呢。它主要生長在中國雲南文山和廣西的深山裡。有人說三七之所以叫三七，是因為它的枝條上長著七片葉子，還有人說是因為種植三七需要三到七年才能收穫。 跟其他植物一樣，三七也會遇到病蟲害的問題。有時候，它的葉片會被真菌（比如 Myco. Acerina ）感染，導致葉片上的特定部位產生人參皂苷水解的現象。這種水解作用只會發生在受損的組織上，不會影響健康的部分，而且還能防止感染進一步蔓延呢。 澳門的科學家們對這個現象很感興趣，所以他們開始了一項研究。他們首先在溫室裡模擬了三七葉片被真菌感染的情況，然後觀察了受感染葉片的特點，特別是葉綠體（一種植物胞器）被破壞和結構發生改變的情況。 接下來，研究團隊用一種高級的技術叫液相色層分析-質譜（LC-MS）來分析受感染葉片的爛掉的部分，看看人參皂苷水解產物的量有多少。這個技術讓他們能夠非常精確地測量和比較健康和感染葉片中不同人參皂苷水解產物的量。他們發現，在受感染葉片的爛掉的部分，某些特定的人參皂苷水解產物的量大大增加了。 然後，他們又進行了基因表現分析，發現在感染之後，一些跟人參皂苷生物合成有關的重要基因和一種叫 PnGH1 的β-葡萄糖苷酶基因的表現量都明顯增加了。 通過一系列實驗，研究團隊發現了三七的β-葡萄糖苷酶基因 PnGH1 ，並確定了它的活性。他們發現， PnGH1 是負責人參皂苷水解作用的β-葡萄糖苷酶，它通常存在於葉綠體裡。當葉綠體受到真菌感染，並被真菌產生的外泌酶破壞時， PnGH1 就會被釋放出來，能夠將人參皂苷水解，產生一些具有強大抗真菌活性的物質。這表明 PnGH1 主導的人參皂苷水解反應不僅是三七對抗病原體攻擊的防禦方式，也是它的一種化學防禦策略。 研究團隊還發現，在其他跟三七相關的植物，比如美洲參（ Panax quinquefolium ）和人參（ Panax ginseng ）裡，也存在著類似的防禦系統。這說明這種化學防禦機制在三七屬植物中是普遍存在的。 總之，這項研究揭示了三七屬植物中β-葡萄糖苷酶主導的人參皂苷水解反應在植物防禦中的作用，顯示這個過程可能是植物對抗病原體的有效方式之一。這些發現對我們更深入地理解植物的化學防禦機制，以及開發新...

圖片來源： 維基百科   三七（ Panax notoginseng ）又稱蔘三七、田七、土三七，為五加科人參屬的物種，是雲南白藥的主要成分。主產地在中國的雲南文山及廣西深山中。據說三七的名字是因為它的三條枝上各生七片葉；也有人說，是因為它在種植後，要等三至七年才可以收穫而得名。 跟其他的植物一樣，三七也會受到病蟲害。當它的葉片被真菌（如 Myco. Acerina ）感染時，病患區域會發生特定的人參皂苷水解現象，這種水解作用專門發生在受損組織中，不影響健康組織。而且，這樣的現象可以將感染控制住不再蔓延。 澳門的研究團隊對這個現象很感興趣，於是他們展開了一個研究。 首先，他們在溫室中建立了三七葉片的圓斑病模型，透過將葉片感染真菌來模擬自然條件下的感染。他們觀察和分析了受感染葉片的組織特徵，尤其是葉綠體的破壞和結構改變。 接著，研究團隊使用了液相色層分析-質譜（LC-MS）技術來分析受感染葉片腐爛部位的人參皂苷水解產物的量。透過這項技術，他們能夠精確地量測和比較感染葉片與健康葉片中各種人參皂苷水解產物的摩爾濃度。這使得研究者觀察到在受感染葉片的腐爛部位，特定的人參皂苷水解產物的摩爾量顯著增加（2.2倍到7.8倍），從而證明了感染促進了人參皂苷的水解反應。 然後，他們進行了基因表現分析，發現在感染後，參與人參皂苷生物合成的關鍵基因以及β-葡萄糖苷酶基因 PnGH1 的表現顯著上升。 透過一系列的實驗，研究團隊選殖出了三七的β-葡萄糖苷酶基因 PnGH1 ，並確定了它的活性。 PnGH1 被證實是負責這一水解作用的β-葡萄糖苷酶， PnGH1 位於葉綠體內，當葉綠體受到病原真菌感染，病菌產生的外泌酶（exoenzymes）導致葉綠體破壞， PnGH1 便被釋出，能水解其受質（人參皂苷）產生具有更強的抗真菌活性的產物。這意味著 PnGH1 主導的人參皂苷水解作用不僅是一種防禦反應，也是三七屬植物化學防禦策略的一部分，能有效地抑制病原體的生長。 此外，研究團隊也觀察到在美洲參（ Panax quinquefolium ）和人參（ Panax ginseng ）中，存在類似的防禦系統。這顯示這種化學防禦機制在三七屬植物中具有共同性。 總而言之，研究團隊發現了三七屬植物中β-葡萄糖苷酶主導的人參皂苷水解反應在植物防禦中的作用，並指出這一過程可能是植物對病...

  圖片來源：Developmental Cell 就像人類有嬰兒期、少年期到成年期一樣，植物也有自己的成長階段！最近的一篇科學文章說明了植物是如何從幼年期成長到成年期的，這個過程就像是植物的「青春期」。 這篇文章叫做《植物營養生長階段變化的時間調控》，由兩位科學家R. Scott Poethig和Jim Fouracre撰寫。他們研究了植物的這一成長過程，尤其是植物是如何在成長的過程中由幼年期過渡到成年期的。在這個階段，植物的葉片、芽和節間等身體部分會發生改變。有些改變是慢慢發生的，有些則是突然改變，讓人們可以清楚地看到植物從幼年期過渡到成年期。 植物的這種階段變化在很多物種中都有研究，比如常春藤、相思樹、桉樹以及紐西蘭的一些樹木。這些植物在成長過程中，葉子的形狀會有很大的變化。比如，在阿拉伯芥（一種小型植物）中，年輕時葉子是圓的、鋸齒少，成熟後葉子變得有更多鋸齒，葉柄變粗短。而相思樹在小時候長的是羽狀複葉，長大後變成葉狀體。 科學家們發現，一種叫做miR156的微型RNA在這個階段變化中扮演著非常重要的角色。在玉米這種植物中，一個自然發生的基因突變讓科學家們了解到，miR156是控制植物成長階段變化的關鍵。這個微型RNA在植物剛發芽的時候非常活躍，然後隨著植物逐漸成熟，它的活動量會逐漸降低。 有趣的是，植物是否開花並不總是和它是否成熟相關。比如，有些樹木在成熟很久之後才開花，而有些樹木即使還處在幼年期也會開花。這意味著，植物的營養階段變化和它的生殖階段（比如開花）可以是獨立的。 科學家們研究了許多不同植物的基因，特別是那些被miR156控制的SBP/SPL基因，想要了解它們在植物成長中的作用。這些研究包括了阿拉伯芥、玉米、水稻和小麥等不同的植物。 除此之外，科學家還發現，miR156的表現受到表觀遺傳調控，這在植物成長的不同階段起著核心作用。這種調控涉及到了植物基因中某些特定位置上的化學修飾。而且，糖分的含量也被認為是影響植物成長階段的一個因素。隨著植物吸收的光照增加，它們產生的糖分也會增加，這可能會影響植物的成長階段。 這篇文章讓我們對植物是如何從幼年期到成年期的轉變有了更深的理解。植物的這個成長過程不僅對它們自己的生活非常重要，也對我們人類有很大的意義，因為它關係到我們的食物、環境和生態。透過了解植物的這些秘密，我們可以...

  圖片來源：維基百科 在番茄的世界裡，有一群特別的保衛者負責守護這些紅彤彤的果實，保護它們不被病菌等侵害。科學家最近發現了兩位超級保衛者——Nrc2和Nrc3，他們是番茄免疫系統裡非常重要的成員。 要了解Nrc2和Nrc3的工作，我們得先知道植物的免疫系統有一群蛋白質叫NLR，就像城堡的守衛，專門保護植物不被病原體攻擊。Nrc2和Nrc3屬於這個大家庭，但他們的工作比較特別，不直接和病菌戰鬥，而是幫助其他蛋白質做好準備，迎接病菌的來襲。 番茄裡一共有六位這樣的助手，Nrc1到Nrc4c。他們會和其他蛋白質一起合作，像組成了一支超級英雄團隊，共同對抗各種病菌，無論是細菌、病毒還是其他小壞蛋。 科學家通過一些實驗，讓某些番茄缺少了Nrc2或Nrc3，然後觀察這些番茄如何和病菌抗衡。結果發現，如果缺少了這兩位超級保衛者中的任何一位，番茄就特別容易生病。特別是當缺少了Nrc2和Nrc3時，番茄對抗病菌的能力就會大大下降，這告訴我們Nrc2和Nrc3在保護番茄方面非常非常重要。 而且，這兩位保衛者還和其他一些重要的蛋白質有合作關係。其中一個合作夥伴是Prf/Pto複合體，這是一個特別的團隊，負責辨識病菌並發出警報，讓植物做好抵抗病菌的準備。Nrc2和Nrc3和這個團隊的合作顯得特別重要。 科學家還發現，當番茄同時缺少Nrc2和Nrc3時，它們抵抗病菌的能力會和缺少Prf一樣差。這意味著Nrc2和Nrc3在幫助番茄抵抗病菌方面起著非常重要的作用。 這項研究讓我們對番茄如何保護自己有了更深的了解。更重要的是，它向我們展示了一條可能的道路：通過基因工程或傳統的育種技術，我們或許能培育出更能抵抗病菌侵害的番茄品種。科學家正在努力研究Nrc2和Nrc3的具體作用，希望未來能讓番茄和其他作物更加強壯，更好地保護自己。 參考文獻： Zhang N, Gan J, Carneal L, González-Tobón J, Filiatrault M, Martin GB. Helper NLRs Nrc2 and Nrc3 act codependently with Prf/Pto and activate MAPK signaling to induce immunity in tomato. Plant J. 2024 Jan;117(1):7-2...

  全球利用植物分布圖。圖片來源： Science 我們的日常生活少不了植物。全球各地的人們利用的植物可說是五花八門，最近的一項大型研究探討了人類所利用植物的全球分布情況，以及這些植物的多樣性和特有性（endemism）熱點與更廣泛的植物多樣性模式和保護區域之間的重疊情況。研究涉及35687種被人類利用的植物種類，包括食品、藥品、材料等10種用途類別： 1. 人類食物（包括飲料和添加劑） 2. 脊椎動物食物（例如牧草和飼料） 3. 無脊椎動物食物（例如供蜜蜂或蠶食用的植物） 4. 材料（例如木材、纖維） 5. 燃料（例如木炭、酒精） 6. 社會用途（例如麻醉品、儀式、宗教用途） 7. 毒品（對脊椎動物和無脊椎動物均有效） 8. 藥物（用於人類和獸醫） 9. 環境用途（例如間作、防風林、觀賞植物） 10. 基因來源（例如作物野生親緣） 研究結果顯示，被人類利用的植物多樣性與總體植物多樣性一致，支持了同時保護物種多樣性及其對人類的貢獻的潛力。然而，這些植物的多樣性在現有的保護區域內普遍未受到充分的保護。 研究團隊發現，中美洲、非洲之角和南亞的原住民土地擁有不成比例的被利用植物多樣性，但這些地區的保護區域與被利用物種的豐富度呈負相關。因此，研究團隊強調了保護包含大量被利用植物和傳統知識的區域的重要性，並將其作為實施昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架的優先事項。 除此之外，研究團隊還對植物利用的地理模式進行了細分，所有10個用途類別的被利用植物物種豐富度的緯度變化都大致一致，均在熱帶地區較高，隨著緯度的升高逐漸下降。 研究提出了關於保護地區的重要見解。儘管目前保護地區佔地球陸地面積的約17％，但它們只保護了一小部分植物多樣性和生態系統服務。研究顯示，擁有大型保護區網絡的地區並不比非保護區域擁有更多或更獨特的被利用植物物種。因此，研究強調了在未來基於區域的保護規劃中考慮植物多樣性及其對人類的貢獻的迫切需要，特別是在實施全球生物多樣性框架目標4（旨在到2030年保護全球30％的陸地面積）時。 總之，這篇論文顯示了人類利用植物的全球分布模式，強調了保護這些物種及其生物文化多樣性的重要性，並指出當前保護區域在保護這些物種方面的不足。這對於制定有效的保護策略和實現永續發展目標非常重要。 參考文獻： S. Pironon et ...

  菜豆。圖片來源：維基百科 我們都知道，不論動植物都有「微生物體」（microbiome）：它們與我們一起生活、保護我們、合成維生素給我們，我們也提供它們它們生活需要的養分。 近年來的研究發現，住在一起的人的微生物體會比較像。那麼，跟我們在一起、被我們馴化的植物，它們的微生物體會不會有什麼改變？ 為了回答這個問題，研究團隊選擇研究馴化對植物微生物群落的影響，他們想探討植物馴化是否對植物微生物體的組成產生了變化。他們認為這些變化可能獨立於具體的馴化事件，並且可能與馴化過程中選擇的植物特徵有關。這項研究的目的不是找到植物表現型和微生物成員之間的因果關係，而是找到獨立的馴化效應對植物微生物體的影響證據。 研究團隊特別關注鈣和鎂的含量，因為這兩種元素對細菌孢子的形成、細菌膜和細胞壁的完整性以及抗菌性都很重要。此外，這兩種陽離子在種子中的微生物生存中有重要的作用，特別是在調節滲透壓方面。 為了證明馴化如何影響植物微生物群落的組成，研究團隊進行了一系列實驗。他們針對在哥倫比亞國際農業研究中心 （CGIAR-CIAT）戶外種植的菜豆（ Phaseolus vulgaris ）的不同亞群體進行了種子微生物群落的採樣和分析。研究共分析了70種不同基因型植物的種子微生物群落。 研究結果顯示，獨立的馴化事件導致了在不同地理位置獨立馴化的植物群落中類似的種子細菌群落特徵，這些特徵部分可以用選擇共同馴化植物表現型來解釋。此外，這些發現為了解植物馴化對植物微生物群落的影響提供了途徑，並可能應用於農業微生物應用中，以改善植物健康和生產力。 研究團隊發現，在菜豆與皇帝豆（ P. lunatus ）中進行的多個獨立馴化事件中，植物馴化對種子微生物群落組成和豐度有一致的影響。 種子細菌群落的變化與在馴化過程中選擇的植物特徵有關，如鈣（Ca）和鎂（Mg）濃度的變化。 他們發現，馴化過程引入的微生物群落特徵主要包括屬於變形菌門（Proteobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidota）的成員。 馴化導致的細菌群落組成和豐度的變化在功能層面上有所反映，表現在細菌代謝途徑的相對豐度變化上。 研究團隊進一步採用了多種統計模型和分類方法來分析數據。他們發現，根據AIC標準，最佳模型是那些考慮了鈣濃度變化的模型，這超過了考慮生物...

  圖片作者：ChatGPT 讀過克羅斯比（Alfred W. Crosby）的《哥倫布大交換》（The Columbian Exchange）嗎？在這本書裡面，克羅斯比精彩地描述了歐洲人在發現「新」大陸以後，如何地把歐洲的物種（如：小麥、葡萄）帶到美洲，又如何地把美洲的物種（如：辣椒、玉米、馬鈴薯、番薯）帶到歐洲。但克羅斯比其實描述的，正是所謂的「生物同質化」現象。 生物同質化（Biotic homogenization）是指不同地理地區的生物群落因人類活動的影響而變得越來越相似的現象。這包括了物種引入（如非本土物種的引入）、物種滅絕（本地物種的消失）以及人為造成的棲地改變。當物種在全球範圍內傳播，而本地物種由於棲地破壞、氣候變化等因素而消失時，各地的生物多樣性會降低，導致生物群落之間的差異性減少。這種趨勢是全球生物多樣性減少的一個關鍵指標，並對生態系統的功能產生了深遠的影響。 當然，誰出門不會帶點家鄉的「土產」呢？就算只是從台灣去美國十幾天，也免不了會有人在行李箱裡面塞個幾包泡麵。更何況幾百年、幾千年前的人們，當他們抱著「埋骨異鄉」的想法提著「一卡皮箱」出門時，誰不會帶一點家鄉農作物的種子一起去呢？尤其是，當某些農作物的產品有非凡的意義（比如說聖餐所需的葡萄酒）時，當然一定會帶走了。 所以，也就難怪人到哪裡，哪裡就變得愈來愈像他的家鄉。但是，生物同質化對生態來說是不好的，這也就讓許多科學家關心起這件事來。 最近歐洲的研究，以一個不太尋常的視角來研究這件事。過去的研究通常依賴於已發表的本土、非本土、滅絕或絕種物種清單來界定生物多樣性的基準，但這些清單限制了設定基準的時間框架，並且排除了未記錄物種的引入或絕種。 這個研究使用了「化石數據」。透過分析遙遠大洋洲的15個化石花粉記錄，研究團隊嘗試著量化了島嶼植物相在時間上的分類相似性，提供了更長時間尺度上植物相似性趨勢和人類定居及活動的觀察。與過去使用的方法（清單）比較，化石數據更能夠延長這些時間尺度，捕捉以前未記錄的引入或絕種。 研究團隊研究了南太平洋島嶼植物群落的同質化現象，這一現象始於人類抵達該地區。研究團隊使用了15個位於大洋洲生物地理領域的13個島嶼上的化石花粉記錄，涵蓋了過去5000年的植被變化。這些記錄顯示，在過去5000年間，這些島嶼的植物群落同質化程度有所增加。當兩個島...

  圖片來源： 維基百科 「庭前芍藥妖無格，池上芙蕖凈少情。 唯有牡丹真國色，花開時節動京城。」這是劉禹錫的《賞牡丹》。牡丹（ Paeonia suffruticosa ）向來被稱為花王，據說主要親本為中原牡丹（ Paeonia cathayana ）。 在中國歷史上，牡丹的栽培歷史比較晚。但是唐朝的人瘋狂地愛上了牡丹，留下了非常多詠牡丹的詩。 牡丹開花的需求主要受溫度影響。溫度的變化會促使牡丹花提前或延遲開花。特別是，保持足夠的積溫對牡丹花的開花十分關鍵。在低於4°C的低溫下，牡丹花的根部會進入半休眠狀態，生長停滯。而當氣溫回升時，牡丹花的根部會重新開始生長，隨著溫度的升高而生長加快。到了夏季，氣溫高於30°C時，牡丹花也會進入休眠狀態。 最近中國的研究發現了一個稱為 PsMYB306 的MYB轉錄因子基因，對牡丹的花芽休眠有重要的影響。 研究團隊先以40天的4°C的低溫處理後發現，牡丹花芽的離層酸（ABA）含量降低50%，而具有生物活性的吉貝素們（GA1和GA3）含量則增加1.3倍。 接著，他們想看看冷處理對牡丹基因表現的影響。在對牡丹進行0天、15天、30天的冷處理後進行的RNA定序實驗顯示，隨著冷處理時間的增加，休眠相關基因的表現量顯著下降，而與休眠釋放相關的基因表現量則逐漸增加。這一結果意味著，低溫處理對於促進牡丹花芽從休眠狀態轉變為生長狀態具有重要作用，並且這一過程涉及到廣泛的基因表現調節。 在這些受到冷處理影響的基因中，研究團隊注意到了 PsMYB306 ，因為冷處理30天使它的表現量下降了6.7倍。進一步的分析顯示， PsMYB306 在花芽與種子中表現量明顯高於其他部位，且以ABA處理會讓它的表現量上升，但GA處理不會。 序列分析顯示， PsMYB306 可能是一個MYB轉錄因子（transcription factor）。研究人員使用了病毒誘導的基因沉默（Virus-Induced Gene Silencing, VIGS）技術來造成牡丹的 PsMYB306 基因沉默。這造成花芽休眠釋放的加速，顯示 PsMYB306 的沉默（基因表達被抑制）對促進花芽從休眠狀態轉移到活躍生長狀態有正面影響。相對的，在矮牽牛中高量表現 PsMYB306 會抑制矮牽牛種子發芽與生長。 研究團隊想要找到 PsMYB306 的下...

  左：原來的葉片。右：模仿的葉片。圖片來源： 期刊 之前我們提到過一種奇妙的植物「變形藤」（ Boquila trifoliolata ），它原產於南美洲智利中、南部與阿根廷。在2014年就被發現它 為了減少自己被吃 ，發展出奇妙的變形能力：爬到誰身上就長得像誰。 後來在2021年 發現 ，它不只是形狀學得像，連人家身上一大半的細菌都搬過來了。這就奇妙了。 為什麼「變形藤」能夠學得這麼像呢？是寄主植物釋放了揮發性化合物？還是寄主植物跟它進行了基因的交換？還是它真的能「看」？ 研究團隊這次用了塑膠植物給它模仿。塑膠植物沒有基因、也不會釋放揮發性化合物，這樣就可以排除前兩個因素了。 結果「變形藤」還是學得維妙維肖，而且，一個月以後，它還學得更像。 難道它真的會「看」嗎？只能說這棵藤本植物真是太奇妙了。 參考文獻： White J, Yamashita F. Boquila trifoliolata mimics leaves of an artificial plastic host plant. Plant Signal Behav. 2022 Dec 31;17(1):1977530. doi: 10.1080/15592324.2021.1977530. Epub 2021 Sep 21. PMID: 34545774; PMCID: PMC8903786.

  圖片來源：維基百科 番茄（ Solanum lycopersicum ）到底是水果還是蔬菜，雖然有個美國法院的判決，但我想還是言人人殊。原生於南美洲西部沿岸的高地，據信是由科爾特斯（Hernán Cortés，1485-1547）帶回歐洲，現在已經成了義大利菜餚中不可或缺的成員。很難想像16世紀以前的義大利菜是怎樣的！ 在原生地經過一系列培育的番茄，落入歐洲人手中當然是「百尺竿頭，更進一步」，產生出各種各樣的品系。筆者還記得在美國唸書時，曾經看過種子公司的目錄，宣稱他們培育出「超大番茄」，一片就可以鋪滿一片土司。 2020年，美國的研究團隊分析了100個番茄的基因體，建立了所謂的PanSV基因體。這些番茄裡面包括了野生品種如PAS014479 (SP) 和 BGV006775 (SP) （SP代表的是 Solanum pimpinellifolium ），另外還有許多栽培品系如PI303721、PI169588、EA00990、LYC1410、Floradade、EA00371、M82、Fla.8924 和 Brandywine等。 研究團隊發現了238,490個結構變異（Structural Variations, SVs），所謂的結構變異指的是相較於參考基因組（M82），其他基因組中較大範圍的基因組結構改變。這些改變包括基因或DNA片段的插入、刪除、重複、倒置和易位等。 結構變異與單核苷酸多態性（SNPs）不同，後者是單一核苷酸在基因組中的變化。結構變異的規模一般大於50個核苷酸，並且對基因的表達及功能有顯著的影響。這些變異在植物基因組中尤其重要，因為它們可能導致基因表達的改變，從而影響植物的性狀和適應性。 研究團隊指出，在分析的100個番茄基因組中，約50%的結構變異（SVs）與基因或其調控序列重疊（即轉譯區周圍的±5千鹼基範圍內）。在34,075個基因中，有95%至少在轉譯區的5千鹼基範圍內含有一個SV，其中大多數位於順式調控區域。這些數據顯示，這些區域呈現高度的變異。 研究團隊舉了幾個例子。其中之一是Smoky Volatile Locus，這個位點與番茄的「煙熏」香氣特質有關。在番茄果實成熟期間，一種名為NSGT1的糖基轉移酶被活化，它可以防止煙熏相關揮發性物質的釋放，這是透過將這些物質轉化為不可分解的三糖苷來達成的。...