老葉的植物王國

  DNA甲基化。圖片來源：維基百科 眾所周知，育種（breeding）是將兩個不同的品系的同種生物雜交後，經過選擇找出具備兩者優點的新品系。 聽起來好像不難，但是中間牽涉到很多眉眉角角。以植物為例：首先要知道這個植物的花什麼時候開。有些植物（如水稻）是一大早開花，很快花粉就失去活性，所以要幫水稻雜交一定要早起。而有些植物則是雌雄花在不同的時間點開花（例如南瓜是雄花先開），所以如果運氣不好，可能兩株南瓜連一朵可以授粉的雌花都找不到。更不要說有些植物有所謂的「自交不親和」，如果你想要雜交的兩個品系剛好是同一類型的，那麼就不會成功了。 好不容易完成雜交，接下來的工作就是交給植物了。什麼樣的工作呢？ 要產生我們想要的、具備兩者優點的新品系，需要雜交第一代的植物在產生雜交第二代時，父母本的基因發生「互換」。學過減數分裂就知道，在生物產生配子（生殖細胞）時，同源染色體（也就是來自父母的、攜帶同樣的基因的染色體）會發生聯會，而這時候就會有機會染色體之間發生互換。 發生互換以後，才能達成所謂的「我泥中有你，你泥中有我」的境界。但是，科學家發現，不是染色體的任何一個區域發生互換的機率都是相等的。在染色體上的有些區域，特別容易發生互換，被稱為所謂的「熱點」。當然，也有特別不容易發生互換的區域，但是好像就沒有特別的名稱（「冷點」？！）。 到底為什麼會有「熱點」呢？哥倫比亞的科學家們研究了水稻發現[1]，水稻互換的熱點與所謂的「CHH」序列有關。 什麼是「CHH」序列呢？CHH序列指的是DNA中的特定核苷酸序列，其中「H」代表除了G（鳥嘌呤）以外的任何核苷酸（A、T或C）。所以，CHH序列包括CAA、CAT、CAC、CTA、CTT、CTC、CCA、CCT和CCC等多種可能的組合。 研究團隊對於這樣的現象感到好奇，想知道水稻的這個現象能不能進一步擴展到其他的植物；於是他們看了阿拉伯芥、番茄、高粱、玉米[2]。他們收集了這些植物的DNA，分析了甲基化的序列，然後用機器學習模型去找出規律。 結果顯示，在某些植物物種中CHH上下文的甲基化與重組率之間存在正相關，CG和CHG甲基化上下文則顯示出與重組率的負相關。甲基化數據在預測高粱和番茄的重組中特別有效，平均決定係數分別為0.65±0.11和0.76±0.05，這確認了單子葉和雙子葉物種中甲基组的重要性。 雖然研究團隊...

  我們是否能以含生草為師，培育出更能適應 當前氣候的農作物？圖片來源：ChatGPT 隨著氣候變遷的影響逐漸增強，乾旱和土壤鹽分問題變得日益嚴重。這對未來的糧食安全和永續農業構成了嚴峻挑戰。要應對這些挑戰，需要培育出更具氣候適應性的作物。如何開發能適應氣候變化的農作物，特別是如何應對乾旱和土壤鹽分這兩個問題，是當前農業的大挑戰。在最近出版的《植物半月刊》（ Plant Journal ）中，作者們點出了一些可能的解答。 長期以來，人類在作物馴化過程中主要關注產量，例如穀物的顆粒、果實的大小和形狀等。這種單一的選擇導致了現代作物基因多樣性的降低，以及與其野生親緣作物相比，對環境壓力的耐受性下降。這使得它們在適應當下劇變的環境產生了困難。 過去的作物育種過程中，為了提高對鹽分壓力的耐受性，常常選擇那些能排除鈉離子的品種。然而，這種方法可能無意中降低了作物的乾旱耐受性。研究顯示，我們應該重新考慮育種策略，以發展既能耐鹽又能耐旱的作物品種。當然，我們可以嘗試著恢復作物的耐逆性。恢復耐逆性的策略包括重新馴化已經具有耐受性的孤立作物或野生植物，或將野生植物中對抗逆境關鍵的基因重新引入到高產量作物中。許多野生植物品種擁有現代作物所缺乏的耐逆性基因。通過將這些基因重新引入高產量的作物中，可以提高作物對環境壓力的耐受性。另外，也可以開發耐逆品種、利用分子或傳統育種方法、以及通過農業手段，如植物生長調節劑的應用或種子催芽來減少逆境壓力的影響。 乾旱耐受性是一種涉及多種生理、解剖和生化機制的複雜特性。目前沒有作物具有真正意義上的脫水耐受能力，這種能力僅限於少數能夠在幾乎完全乾燥狀態下生存數月並在重新水合後迅速恢復正常生理活動的「復活植物」。研究發現，自然耐旱的植物（稱為旱生植物）和耐鹽的植物在某些關鍵基因家族中擁有更多的基因副本。這些基因與植物的滲透調節、離層酸（ABA）感應和信號傳遞以及氣孔發育等關鍵特性相關。例如，這些植物在應對鹽分和乾旱壓力時，會更多地依賴鈉來進行滲透調節，並且具有較少且反應更快的氣孔等。復活植物能在幾乎完全脫水的狀態下生存，並在重新水合後快速恢復生長。這些植物在脫水和重新水合過程中會經歷一系列複雜的生理和生化改變。雖然將這些特性引入農作物具有巨大吸引力，但在可預見的未來，將這些特性轉移到作物上仍面臨著實際操作上的挑戰。 近幾十年來，人們嘗試通過改變...

蕃薯（ Ipomoea batatas ）從臺灣人的主食、轉變為副食、又轉變為飼料，最後在養生的風潮下，再度躍上餐桌，成為美食，可有人關心過，我們吃的蕃薯是什麼品種嗎？ 圖片來源： 農委會 上面這張照片裡的蕃薯，中間的TN57與TN66，就是台農57號與台農66號，是臺灣最受歡迎的兩種蕃薯喔！ 台農57號在1955年由嘉義農試分所將日治時代培育出的台農27號與南瑞苕種（Nancy hall）雜交育成。它黃皮黃肉，目前還是全臺灣產量最大的蕃薯。口感鬆軟，適合烤、煮食或製作薯條。主要產地在雲林、台南、高雄。適合在四～十月間種植。台農57號還曾經隨著農技團飄洋過海到史瓦濟蘭去，協助他們解決糧食問題呢！ 至於台農66號呢，就是所謂的紅心蕃薯啦！台農66號是1975年也是由嘉義農試分所選出，1982年正式命名。它是目前栽植最普遍的食用紅肉番薯。在臺灣，幾乎全年皆可栽種，秋冬作五個月可收穫，春夏作四個月就可以收穫囉！ 最右邊的台農73號，就是現在所謂的「芋仔蕃薯」啦！它是在1990年以台農62號（♂）x清水紫心（♀）雜交後，在2002年選拔出優良子代CYY90-C17，並於2007年正式命名。由於肉色為深紫色，所以得到「芋仔蕃薯」的暱稱。本品種富含cyanidin 及peonidin 等花青素，具抗氧化功用。 至於常吃的蕃薯葉，則是以桃園2號與台農71號為主，這兩種葉菜蕃薯都不用撕皮就可以直接煮來吃，而且莖葉不易倒伏，方便農民採收喔！ 如果您愛吃的是蕃薯的加工食品，如蕃薯餅、蜜蕃薯、蕃薯酥，其實他們大多也是用台農57號與66號來加工的喔！ 參考文獻： 蔡承豪、楊韻平。2004。臺灣蕃薯文化誌。貓頭鷹出版。 行政院農委會。 甘藷主題館 。