老葉的植物王國

  形形色色的種子。By Alexander Klepnev - Own work , CC BY 4.0  看到這個標題，有些讀者可能會想：種子又沒有在做什麼，怎麼會有代謝呢？ 其實，種子是活的個體喔！種子裡面有植物的胚胎，胚胎當然是活的。 最近有研究團隊，研究了108種植物種子的代謝率， 也幫助我們更進一步瞭解植物的生理與馴化對植物的影響。 看文章

  圖片來源：期刊 在考古現場發現沒看過的種子，會不會想要發發看呢？但是，這種子可能已經被埋了上千年，萬一不發怎麼辦？所以當然要非常小心啦！ 最近有個研究團隊，成功的將一顆在考古遺址發現的種子給種出來了！讓我們看看他們怎麼種的！ 看文章

  圖片來源： 期刊 動物的胱天蛋白酶（caspase）與細胞凋亡有關，植物也有類似的酵素。但是植物的胱天蛋白酶的功能不大一樣喔！ 看文章

  種子發芽情形。 圖片來源： PNAS 植物產生種子以後，因為種子成熟時的環境不一定就適合發芽，所以種子幾乎都會進入休眠。即使如阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）這等小草，也會有一段短短的休眠期。 如果一直等下去，都沒有遇到適當的時機呢？這時候種子裡面的蛋白質就會逐漸氧化、胚乳細胞也會出現損傷，一旦這些物質累積到一定程度時，就算提供種子適當的環境條件，種子也無法發芽了。這時候，我們就會說這些種子「死」了。 會不會有一個機制，能延緩種子的「衰老」，讓種子慢點「死」呢？有科學家認為應該是有的，但是，會是哪些基因呢？ 科學家想，一個可能的候選人就是自噬作用（autophagy）的基因。過去的研究已知，自噬作用可以延緩衰老；所以如果要找能夠延緩種子「衰老」的基因，應該就是它了。 於是研究團隊挑選了兩個與自噬作用相關的基因， ATG2 與 ATG5 。 ATG2 主要參與自噬體膜的擴張和形成。它與 ATG18 一起工作，協助轉移脂質到自噬體膜上，從而促進自噬體的成熟和擴展。 ATG2 在自噬過程中的膜動態調控中起著關鍵作用，尤其是在自噬體的初始階段。 而 ATG5 是一種參與另一個複雜的自噬關鍵步驟的蛋白質。它與 ATG12 結合，並進一步與 ATG16L 形成一個複合體。這個 ATG12-ATG5-ATG16L 複合體有助於促進另一種蛋白質 ATG8a 的脂質化，這是自噬體膜擴張和封閉的一個關鍵步驟。 ATG8a 的脂質化對於自噬體的成熟和目標物的選擇性降解至關重要。 首先，研究團隊觀察少了 ATG2 或 ATG5 的突變株的種子，在長時間儲存後發芽率是否會下降。結果發現，雖然儲存30個月（兩年半）的突變株發芽率與野生種相當，但當這些種子被儲存達到66個月（五年半）時， atg 突變株種子的發芽率不到20%，而WT種子的發芽率超過60%。這意味著，缺少 ATG2 或 ATG5 ，的確會讓種子無法儲存很久。 接著研究團隊觀察氧化蛋白質的含量。在長期儲存（66個月）後，自噬功能缺陷的突變體（ atg2-1 和 atg5-1 ）種子中，氧化蛋白質的累積量顯著高於野生型（WT）種子， atg2-1 種子中氧化蛋白的累積量比野生型高出1.67倍，而 atg5-1 種子中氧化蛋白的累積量則高出2.00倍。這個結果意味著，在缺乏自噬功能...

  威廉‧詹姆斯‧比爾。圖片來源： 維基百科 1879年，當時在密西根州立大學工作的比爾（William James Beal，1833-1924）在校園的一個角落埋下了20個瓶子。每個瓶子裡面都裝了21種植物的種子，每種各50顆。種子被均勻地混和在沙子裡，瓶口朝下以防止水分滲入。 比爾博士接著畫了一個地圖，標出這20瓶種子埋藏的地點。他原先的計畫是，每五年在日出前挖出一個瓶子，並將瓶中的種子種下，看看這21種植物究竟可以被埋藏多久還能發芽。選擇在日出前挖出這些瓶子，只是為了防止其他還沒被挖出的瓶子裡面的種子提早見到光；畢竟光線是刺激種子發芽的重要因素之一。 隨著時間過去，接手的科學家們開始覺得這個實驗可以做久一點。於是，他們把挖出瓶子的時程拉長，從五年拉長到十年、二十年（1980年開始改為每二十年挖出一瓶）。 在2000年那年，科學家們挖出了一個瓶子，這次21種植物裡面只有兩種發芽，其中一種有超過一半的種子成功發芽： 毛瓣毛蕊花（ Verbascum blattaria ） 。毛瓣毛蕊花原生於歐亞大陸與北非，是美洲的入侵植物，甚至科羅拉多州將其列為「害草」（noxious weed）。它們的種子顯然生命力旺盛，在被埋藏了超過一世紀，還能成功地發芽、開花。另一種發芽的植物則是 圓葉錦葵（ Malva pusilla ） ，在冷處理後有一顆種子發芽。 原本應該在去年（2020）挖出新的一瓶，但因為2019冠狀病毒病的緣故，只能延後到2021年。當然，過去也曾經發生過這樣的事情，如1919年該挖出一瓶，但可能是因為西班牙流感而延後到1920年。 今年（2021）挖出的這一瓶，並沒有馬上被種下去。研究團隊打算把那些在實驗中早已無法再發芽的種子取出一部分（如1914年後就不再發芽的 御穀[ Setaria glauca ] ），來研究它們的基因體。 另外，研究團隊也會將這些種子做不同的處理。2000年時，以低溫處裡這些種子，讓圓葉錦葵發了芽；今年他們會以煙霧處理這些種子，看看能不能讓其中的 裂葉昭和草（ Erechtites hieraciifolius ） 發芽。裂葉昭和草這類的植物因為在森林大火後可以感受到煙霧中的化學分子而快速發芽，因此被稱為fireweed。但這些種子在這個實驗中都沒有發芽，或許是缺乏適當的（煙霧）刺激也未可知。 如果繼續維持每20年挖出一瓶...