老葉的植物王國

  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...

  胡蘿蔔。圖片來源：維基百科 於十世紀在中亞馴化的胡蘿蔔（carrot， Daucus carota subsp. sativus ）本來是黃色或紫色的。橘色的胡蘿蔔大約在十五世紀初出現在西歐（可能是來自白色與黃色胡蘿蔔雜交），很快地因為類胡蘿蔔素的甜味受到喜愛（雖然有些人也因為這樣的味道而厭惡它）。 到了二十世紀初期，研究者發現橘色的胡蘿蔔有療效，而類胡蘿蔔素（beta-carotene）的名字也是由胡蘿蔔而來。 但是，到底是什麼基因讓胡蘿蔔「爆橘」呢？最近的研究發現，要讓胡蘿蔔變成橘色，竟然需要同時關掉三個基因！ 這三個基因是： REC1 , Or 與 EX1 。 美國的研究團隊，為了了解胡蘿蔔「爆橘」的關鍵，分析、定序了630種胡蘿蔔品系。他們發現，只要這三個基因裡面有一個是開啟的狀態，胡蘿蔔就不是橘色的。當這三個基因同時被關掉時，色素會累積，造成橘色的胡蘿蔔。 由於這三個基因位於不同的染色體上（胡蘿蔔有九對染色體），所以在世界各地可能會有不同光譜的橘色胡蘿蔔出現。科學家們翻閱十七世紀的歷史文獻也發現，在當時有「比較」橘與「比較不橘」（可能沒有完全關掉）的胡蘿蔔。當然最後都是比較橘的胡蘿蔔勝出啦。 參考文獻： Coe, K., Bostan, H., Rolling, W. et al. Population genomics identifies genetic signatures of carrot domestication and improvement and uncovers the origin of high-carotenoid orange carrots. Nat. Plants (2023). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01526-6