老葉的植物王國

  櫻桃番茄。By I, Luc Viatour , CC BY-SA 3.0,  從小如珍珠到大如棒球，番茄的馴化走過長路。 在番茄的馴化研究裡，有一個角色曾經被誤認——S. lycopersicum var. cerasiforme，中文暫可稱作「櫻桃番茄」（cherry tomato）。它曾被視為野生種，不過在這篇論文中，他們發現它是「中間型」的喔！ 看文章

圖片來源： 期刊  過去科學家認為，植物的馴化由於人類常常只選擇少數基因型，因此往往會產生瓶頸效應。 但是也有些科學家認為，馴化作物的多樣性降低是漸進的，而不是突然發生的。 最近，一本文藝復興時代的標本書，為番茄的馴化提供了重要的資料。 看文章

  契斯曼尼番茄。圖片取自 網站 加拉巴哥群島上，並不是只有達爾文的雀或巨龜，還有兩種非常特別的「野生番茄」。 但是，人類卻帶入了另一種番茄，而這種番茄卻與野生番茄發生雜交！ 狀況有多嚴重呢？來看看吧！ 看文章

  番茄的八種葉毛。圖片取自 Research Gate 種過番茄的人都知道，番茄全身都是小毛毛。雖然肉眼看來都一樣，但是對研究植物的毛的科學家們來說，這些小毛毛可是各有各的型態呢！有些科學家說，番茄有七種毛；有些科學家說：不對不對，番茄有八種毛！ 管它是七種還是八種，這些毛毛們對番茄可超重要的喔！最近的研究發現，這些毛對抗蟲害也非常重要！ 看文章

  圖片來源：維基百科 氣候變遷造成極端高溫日益頻繁，讓許多作物難以順利開花授粉、結成果實。番茄的果實發育高度依賴授粉後的激素調控，因此特別容易受到熱逆境影響，導致產量大幅下滑。 但自然界總有例外。來自中國的研究團隊最近發現了一對基因，可以幫助番茄在高溫結果，而且還是無子的喔！ 看文章

  又大又紅的番茄卻不甜，怎麼回事呢？圖片取自維基百科 現代番茄雖然個頭越來越大，但味道卻不如從前。原來，這是我們過去育種過程中一些「自作孽」的選擇造成的。比如，為了讓番茄看起來更漂亮，育種家選擇了能讓整顆番茄均勻變紅的基因，卻不小心降低了番茄累積糖分的能力。另外，果實變大的基因也會讓甜度降低，畢竟植物每天產生的養分是有限的，要麼養大個子，要麼存糖分。 但最近，科學家們找到了突破這個限制的方法！他們發現了兩個關鍵基因，這些基因會抑制番茄中負責製造糖分的酵素。當研究團隊把這兩個基因關掉後，神奇的事情發生了：番茄的糖分含量提高了30%，但果實的大小卻幾乎沒有改變！ 雖然這種改良番茄的種子數量會稍微減少一些，但對整體產量並沒有影響。這項突破性的發現意味著，我們終於可以在不犧牲果實大小的情況下，讓番茄變得更甜美可口。 這個研究不僅為我們帶來了對更美味番茄的期待，也展示了現代基因編輯技術如何幫助我們突破作物改良的瓶頸。或許在不久的將來，我們就能在市場上買到這種既大又甜的完美番茄了！ 本篇 為付費文章，2024/11/15早上8-12之間可免費觀看。

  圖片來源：維基百科 植物在光照不足的時候，會產生所謂的「落蕾」的現象，就是花苞還沒長大成熟就掉落。 落蕾影響產量，所以當然要努力減少。最近的研究，發現了番茄落蕾的機制喔！ 看文章

  野生番茄。圖片取自 網路 想要培育新品系，有時會因為栽培品系當初就是來自於少數幾個品系，造成所謂的瓶頸效應。這時候，就必須引進新的基因。新的基因最好的來源，就是野生種。 最近，科學家研究了265個野生品系番茄的基因，找出耐鹽的基因！ 看文章

  圖片來源：維基百科 番茄現在已經是很常見的蔬菜，很難想像在16世紀以前，除了中美洲的一群人，其他人都不知道番茄是什麼。 從早期的不敢吃到現在有些族群（如義大利人）「不可一日無此君」，想想真的是蠻奇妙的。 最近的研究發現，番茄不但含有豐富的營養，還有殺菌的效果。 研究團隊先製備番茄汁，然後將90 µL番茄汁與10 µL細菌（濃度為10 3 CFU/ml）混合；接著等待若干時間後再塗到培養皿上觀察（控制組為PBS）。 結果發現：處理2小時可以減少75%的CFU，處理24小時可以減少95%的CFU，顯示番茄的確有抗菌效果。 於是研究團隊使用過濾膜逐批過濾，發現番茄汁的抗菌活性是小於10 kDa的分子。最後他們找到了兩個小分子肽，被稱為tdAMP-1與tdAMP-2。這兩個小分子肽都是透過破壞細菌的細胞膜來達成殺菌的效果。其中tdAMP-2的效果更好。 進一步的測試發現，這兩個抗菌肽對沙門氏桿菌也有效果：tdAMP-1的最小抑菌濃度（MIC）為32 µg/mL，tdAMP-2的MIC為16 µg/mL。雖然與Ciprofloxacin（MIC為0.004 µg/mL）比起來，並沒有特別出色的表現，但是這兩個抗菌肽對具有抗藥性的沙門氏桿菌還是有效，意味著它們還是有其特殊之處的。 參考文獻： Kwon RS, Lee GY, Lee S, Song J.2024.Antimicrobial properties of tomato juice and peptides against typhoidal Salmonella. Microbiol Spectr12:e03102-23.https://doi.org/10.1128/spectrum.03102-23

  圖片來源：維基百科 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）帶回歐洲的番茄，已經成了許多人餐桌上不可或缺的成員：不論是番茄醬或含有番茄的料理，它那酸酸甜甜的滋味賦予菜餚特殊的風味。 但是你有所不知的是，野生品系的番茄其實大小與小番茄差不多大，且成熟時外皮也不是紅色的，而是黃色或橙色的。所以草藥師馬第歐尼（Pietro Andrea Mattioli，1501-1577），在1544年寫《金蘋果》（Mala Aurea）這本書時，以「剛長出來時為青綠，成熟後則轉變成黃金般的顏色」來描述番茄的型態。 由於發源於高地，因此番茄並不怎麼耐熱。如果白天高於攝氏32度、夜間高於攝氏24度，番茄的花就會無法發育、果實也會無法成熟。當然，人類是不會因為這樣就罷休的，所以在二十世紀時，許多育種學家就培育出了「熱帶番茄」--也就是耐高溫的番茄品系。這些番茄在溫度高於攝氏32度時仍然可以開花結果，產量也不受影響。 過去的育種常常是知其然而不知其所以然，培育出了優良品系，卻不知道到底是因為什麼原因讓它成了「好種」。最近在中國的研究，便利用了一個相當受歡迎的品系「Moneymaker」（這名字真的是非常直接）與野生櫻桃番茄（ S. lycopersicum var. cerasiforme ，簡稱CC）來進行「定量數位基因座」（QTL）的分析，希望能找到重要的基因。 野生櫻桃番茄在高溫條件下確實表現出對溫度的敏感性。在夏季生長周期（高溫條件，日平均溫度為32.2°C，最高溫度達38.7°C）中，與春季生長周期（正常溫度條件，日平均溫度為23.2°C，最高溫度為26.2°C）相比，野生櫻桃番茄的果實重量下降，而花序分枝顯著增加。相對野生櫻桃番茄，「Moneymaker」品系則沒有顯著變化。這意味著野生櫻桃番茄對高溫的反應更為敏感，尤其是在花序分枝和果實發育方面更為明顯。 選擇「Moneymaker」這一品系的番茄進行研究的理由是，「Moneymaker」作為一個已廣泛種植且具有代表性的番茄品系，其遺傳背景清晰，是研究番茄果實大小與花序架構對溫度變化反應的理想材料。 研究團隊將「Moneymaker」與野生櫻桃番茄雜交後的子代在高溫（HT）條件下種植，來尋找調控番茄多重花序分枝數量性狀基因座。他們在北京的溫室中進行了...

  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...

  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 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。...

  圖片來源：維基百科 在植物的世界裡，免疫系統扮演著守護者的角色，保護植物免受各種病原體的侵襲。最近的一項研究發現了番茄中兩種重要免疫蛋白 —— Nrc2和Nrc3 —— 的重要性，這不僅提高了我們對植物免疫系統的了解，也為未來的作物改良提供了新的思路。 Nrc2和Nrc3屬於核苷酸結合位點-富含白胺酸重複蛋白（NLR）家族，被稱為助手NLR。NLR是植物免疫系統中的重要成員，而幫助型NLR的角色是協助其他NLR蛋白識別並回應病原。他們不直接識別病原，而是與特定的抗病蛋白（如抗病NLR）一起工作，協助啟動免疫反應（如活化相關的傳導途徑）。番茄中有六個Nrc蛋白質：Nrc1、Nrc2、Nrc3、Nrc4a、Nrc4b和Nrc4c。這些Nrc蛋白質作為助手NLR（helper NLR），在植物的免疫反應中與多個感測NLR（sensor NLR）蛋白質協同作用，參與對抗多種病原體，包括細菌、病毒、卵菌和線蟲等。 研究團隊透過建立缺少 Nrc2 或/和 Nrc3 的突變株再對番茄葉片進行模式病原體番茄細菌性斑點病菌（ Pseudomonas syringae pv. tomato ）的感染試驗，發現這兩種蛋白質在抵抗病原體的過程中發揮著關鍵作用。 研究團隊發現 Nrc2 和 Nrc3 在番茄對抗細菌感染中具有加成和重疊的功能。特別是在對抗番茄細菌性斑點病菌時， Nrc2 和 Nrc3 的雙突變株表現出最高的敏感性，顯示它們在植物免疫中的協同作用。由於 Nrc3 單突變體也表現出較高的敏感性，但不如雙突變體，意味著在對抗病原菌方面， Nrc3 較 Nrc2 重要。 此外，研究團隊還透過免疫共沉澱和質譜分析發現了Nrc2和Nrc3與其他免疫相關蛋白質的交互作用，尤其是與Prf/Pto複合體的互動。這一複合體在植物識別病原體並啟動免疫反應過程中扮演著關鍵角色。Pto是一種植物免疫受體蛋白，能夠識別某些病原體分子，而Prf則是與Pto交互作用的蛋白質，幫助啟動免疫反應。當Pto識別到病原體分子後，Prf/Pto複合體活化免疫信號傳遞路徑，導致植物產生抗病反應。因此，Prf/Pto複合體對於植物識別和抵抗特定病原體非常重要。 同時缺少 Nrc2 與 Nrc3 的番茄，在受到番茄細菌性斑點病菌感染時，其病情的嚴重程度與缺少 prf 的番茄是一樣的；這顯示Nrc2...

  在宿主身上形成網狀構造的菟絲子。圖片來源： 維基百科 寄生行為在被子植物中獨立進化了至少十二次。菟絲子屬（ Cuscuta ）是旋花科中唯一的寄生成員，有大約200種，分佈全球。這些寄生植物通過一種專門的器官（吸器）滲透寄主組織，從而攝取水分、無機鹽和有機化合物。 菟絲子屬的植物，包括菟絲子（ Cuscuta campestris ），通常被認為具有寬泛的宿主範圍，而非特定的宿主專一性。菟絲子是一種強制性寄生植物，能夠寄生於多種不同的宿主植物上。 但是，菟絲子在不同的宿主植物上，是否會根據宿主的反應而有不同的反應呢？最近的研究，提供了許多有趣的資訊。 研究團隊對於菟絲子與兩種番茄屬植物 ( Solanum pennellii 和 Solanum lycopersicum ) 的互動進行了轉錄組分析以及細胞壁組成變化的分析。 研究團隊發現，兩種番茄屬植物 ( S. pennellii 和 S. lycopersicum ) 中，對菟絲子攻擊的反應有顯著差異。研究發現， S. lycopersicum 對菟絲子的入侵作出了防禦反應。在 S. lycopersicum 中，寄生感染觸發了細胞壁組成的變化，尤其是與木質素和次生代謝相關的基因表達增加。 研究團隊發現 S. lycopersicum 對菟絲子的入侵作出明顯的防禦反應，包括超敏反應和細胞壁組成的變化。研究結果顯示， S. lycopersicum 的基因表達中，細胞週期和細胞骨架組織的相關基因大量下調，顯示宿主在生物合成過程中減少，轉而維持穩態。而與此同時，某些基因（例如與蛋白激酶和G-lectin家族相關的基因）在 S. lycopersicum 中被上調，這可能與抵抗菟絲子入侵有關。 另外，在 S. lycopersicum 中，菟絲子感染觸發細胞壁組成的改變，尤其是與laccases (AA1) 和 peroxidases (AA2) 相關的基因，在感染初期或後期階段被誘導表達。這些酶可能有助於被攻擊植物組織中木質素和角質的沉積。 研究團隊還發現，在與菟絲子接觸的宿主植物中，甘露聚醣的含量有所增加，這可能是宿主植物對菟絲子攻擊的一種防禦反應。 而從菟絲子這一邊觀察，研究團隊也發現，菟絲子在接觸不同宿主時，其基因表達也有所不同。特別是，在與 S. ly...

圖片來源： 維基百科   是否感覺到：番茄越來越不好吃？雖然我們培育出了又大又紅的番茄，但是它吃起來卻像蔬菜一樣沒味道（喔，我忘記了，番茄在1893年就被美國最高法院判決為蔬菜了）？當然可能會有人說，很多蔬菜也有豐富的味道。不管怎麼說，番茄越來越沒味道是事實。 這個疑問，在2012年解開了。美國康乃爾大學的研究團隊，在研究番茄中的一個稱為 "Uniform ripening" (u) 的基因時，不小心發現它就是讓番茄變得不好吃的「兇手」。 U基因的主要功能就是負責控制番茄果實成熟時的葉綠素分布和累積。過去七十年，育種者無意識地選擇具有u基因型（U基因不表現或失去功能）的番茄，因為這種番茄在成熟之前呈現淡綠色。這種特徵使得番茄在成熟過程中顏色更均勻，從而對市場上的消費者來說更具吸引力。 研究團隊發現，u基因產生一個稱為 Golden 2-like (GLK2) 的轉錄因子，這個轉錄因子在番茄果實的光合作用、葉綠素生成和分布中具有關鍵作用。研究顯示，GLK2的表現會增加果實的光合作用基因表達和葉綠體的發育，從而導致成熟果實中碳水化合物和類胡蘿蔔素的含量增加。阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）有兩個GLK，番茄也有兩個，不過只有其中一個（GLK2）表現在果實裡。 研究團隊發現，番茄品系中，由於對u基因的選擇，可能對果實品質產生了非預期的負面影響。例如，u基因型的番茄（即失去功能的GLK蛋白）在成熟果實中溶解性固形物含量較低。這顯示在培育番茄過程中選擇u基因型雖然有助於收穫，但可能同時影響了果實的品質。 這項研究還探討了GLK基因的表達對番茄果實生物學和品質的影響。例如，在番茄中表現阿拉伯芥的任一GLK增加了綠色果實中的澱粉含量，並在紅色成熟果實中增加了四成的果糖和葡萄糖的含量。此外，通過轉殖基因技術在番茄中高度表達GLK基因，可以提高成熟果實中的溶解性固形物（增加21%）和番茄紅素的含量，這顯示GLK基因的表達調節了未成熟果實的葉綠體發育，從而影響成熟果實中的糖和主要類胡蘿蔔素含量。 另外，在U基因座附近，還有一個與增加溶解性固形物相關的量性狀座（QTL）存在。這可能也是造成現在的番茄越來越難吃的原因之一。 總而言之，這篇論文提供了對番茄果實成熟過程中葉綠體發育和光合作用調控的深入了解，並顯示了通過遺傳操縱...

  圖片來源：維基百科 英國國會將於本週三討論是否將允許基因編輯（gene editing）作物在英國種植與販售。 過去25年來，英國一直都遵守歐盟的規範，禁止基改（genetic modified）與基因編輯作物在境內種植與販售。要獲得核准，要通過一系列非常嚴格的檢測，需要的時間是五年起跳。 但是農民覺得，政府對基因編輯作物太過嚴苛。基改作物因為是以農桿菌（ Agrobacterium tumefaciens ）插入外來基因（可來自任何物種）的方式來改變植物的性狀，所以不放心是可以理解的；但是基因編輯只是把植物的基因改變序列，並沒有涉及到插入外來基因，不應該如此嚴格管制。 而這一切，隨著英國脫歐有了轉機。如果週三國會通過，那麼有個新品系的基因編輯番茄可望於英國種植與販售。 這個基因編輯的番茄，將番茄裡含有的前維生素D3（7-DHC）提高了。如此一來，人們就可以藉由吃番茄來補充維生素D。 原本番茄就能合成少量的維生素D3，它是番茄合成植物固醇與芸苔素內酯（brassinosteroid，一種植物固醇賀爾蒙）的中間產物。在番茄中有兩條合成的途徑，這使得科學家能以基因編輯的方法將其中一條路徑關掉，而不影響植物固醇與芸苔素內酯的合成，但又可以使得前維生素D3的合成量上升。 研究團隊將7-脫氫膽固醇還原酶（7-dehydrocholesterol reductase，Sl7-DR2）的合成給關閉。這個酵素負責將前維生素D3轉為膽固醇。關掉了它，前維生素D3就會累積。 當這些番茄受到UVB照射後，前維生素D3就會轉變為維生素D3；所以，我們可以藉著直接食用這些番茄來補充維生素D。 全世界有十億人口有維生素D不足的問題。維生素D不足不只會造成骨骼發育的問題，它也跟免疫功能息息相關。雖然每天曬半小時陽光就可以補充維生素D，但有時候就是沒時間，天氣不好的時候則別說半小時，連10分鐘也難。 參考文獻： BBC. Gene-edited tomatoes could soon be sold in England . Li, J., Scarano, A., Gonzalez, N.M. et al. Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency. Nat. Plants (2022). h...

  圖片來源：維基百科 植物「聽」得到聲音嗎？曾聽說有植物可以聽到蟲的啃咬，而啟動防禦機制；但更有可能的是，植物是因為感應到蟲咬時放出的激發子（elicitors），於是啟動了防禦反應。 2015年的一個研究發現，讓番茄聽1kHz的聲音六小時，可以延遲番茄的成熟：「聽」過1kHz聲音六小時的番茄，在七天後還有85%的果實是綠的；但沒有「聽」過聲音的番茄，已經有50%都熟了（不過再放七天就全部都成熟了）。研究團隊發現，「聽」過聲音的番茄，乙烯（ethylene）的產量比沒聽過聲音的番茄要低得多。進一步的觀察發現，合成乙烯的基因如 ACS2 , ACS4 , ACO1 , E4 與 E8 ，以及與成熟相關的基因 RIN , TAGL1 , HB-1 , NOR , CNR ，在「聽」過聲音的番茄裡表現量都降低了。 於是研究團隊再次讓番茄「聽」聲音，這次他們測量了「聽」完聲音後六小時、兩天、五天與七天番茄的基因表現。結果發現合成乙烯與細胞分裂素（cytokinin）的基因表現量降低，與這兩個賀爾蒙相關的信息傳導路徑的基因表現也有降低的現象。而與黃酮素（flavonoid）、酚醛類（phenylpropanoid）與葡聚醣（glucan）類的化合物合成的基因表現量上升了。而且，這些基因表現上的變異，在大約七天時漸漸變得不那麼明顯。 另外，研究團隊還發現了兩個聲音特有的前微RNA（pre-microRNA）， miR6024 與 miR6026 。也就是說，聲音的確對植物會產生一些影響，但究竟真的是聲音？還是音波帶來的震動？這恐怕很難釐清了。 至於1kHz的聲音聽起來像什麼？ 補充：本來以為1kHz是中音C，但網友指正說中音C（C4）是261.626Hz，而1kHz是鋼琴彈不出的音，介於B5與C6之間。 參考文獻： Joo Yeol Kim, Seon-Kyu Kim, Jihye Jung, Mi-Jeong Jeong, Choong-Min Ryu, Exploring the sound-modulated delay in tomato ripening through expression analysis of coding and non-coding RNAs, Annals of Botany, Volume 122, Issue 7, 4 De...

  圖片來源： 維基百科 植物在被害蟲入侵時，會啟動一連串的防禦反應。但是這些防禦反應是否包括像動物被打、被咬時，神經系統會送出電訊號來通知其他部位呢？最近一項巴西的研究發現，雖然植物沒有神經系統，但植物（如本研究使用的小番茄）在果實被如棉鈴實夜蛾（ Helicoverpa armigera ）幼蟲啃咬的時候，的確會送出電訊號來通知同株植物的其他部位。 訊號送出後，其他的果實也會因此而開始合成如過氧化氫等與抵禦害蟲入侵相關的化學物質。 過去也曾有研究發現，含羞草在被碰觸以後會產生類似神經傳導的電訊號；不過針對蟲害入侵能產生電訊號，這應該是新的發現。 參考文獻： Front. Sustain. Food Syst., 20 July 2021 | https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.657401