老葉的植物王國

  圖片來源：維基百科 維甲酸（retinoids）是一群結構與維生素A有關的化合物。在動物，維甲酸與細胞的分化、視力、免疫功能、抑癌基因的活化有關；但是動物無法合成維甲酸，必須由植物獲取。 許多植物都會合成維甲酸以及相關的化合物。但是植物合成維甲酸是要做什麼呢？最近的研究發現，維甲酸與植物的側根（lateral roots）形成有關。 植物在主根長出來以後，隔一段時間就會長出一條側根。已知側根在哪裡長出、何時長出，都受到調節，被稱為「側根鐘」（lateral root clock）。 為了要測試植物中是否也存在著與維甲酸結合的蛋白質，研究團隊使用了MCA（merocyanine aldehyde）。MCA的一端具有Cyanine-5 (Cy5)結構，另一頭則是類似於維甲酸的構造。當MCA與維甲酸結合蛋白結合時，Cy5這一邊就會放出螢光。 當研究團隊把阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）的根以10 μM的MCA處理後，在根部仍在發育的區域出現了一些螢光點；另外根尖生長點與還在分裂的細胞也出現了螢光。進一步的研究發現，這些螢光點不但與未來側根出現的地方重疊，且在側根生長點出現前五小時就可以看到螢光，顯示了維甲酸可能真的與側根的生長有關。 當研究團隊使用了抑制類胡蘿蔔素合成的化合物來處理植物根部時，由於維甲酸合成也經由同一途徑，於是螢光就大大地減少，側根的生長也受到了抑制，進一步顯示了維甲酸信號對側根合成的重要性。當研究團隊提供外來的維甲酸時，螢光再度出現，側根的生長頻率也回復了。 到底是植物的什麼蛋白質與維甲酸結合呢？研究團隊搜尋基因資料庫後發現，有個稱為 TIL (AT5G58070)的基因，其序列與脊椎動物的lipocalin（維甲酸結合蛋白的一種）有相似性。進一步的分析發現， TIL 出現的地方與側根出現的地方有重疊，表示 TIL 可能就是植物的維甲酸結合蛋白。在植物體外測試也顯示 TIL 的確可以與維甲酸結合。 缺少 TIL 的突變株，其側根的發育大大地減少，以MCA處理 TIL 突變株也看到螢光變得很弱，顯示了 TIL 的確就是透過與維甲酸結合來調節植物側根的生長。以維甲酸來處理缺少 TIL 的突變株，只有非常弱的反應，進一步確認了 TIL 在植物維甲酸信息傳遞上的角色。 所以，研究團隊發現了維甲酸對植物生長發育的角色，也找到了植物中會與

  圖片來源：維基百科 近交衰退（Inbreeding depression）發生在動物與植物近親繁殖的個體之間。過去科學家們認為，會發生近交衰退可能是因為近親們基因相似，造成有害基因過度表現或是優勢基因因為過量表現造成抑制的緣故。但真正的機制還沒有被解出。 最近以玉米為模式的研究發現，當玉米進行近親繁殖時，負責控制植物生長發育的TCP轉錄因子（Teosinte branched1/cycloidea/proliferating cell factor transcription factors）的結合位址會發生過度甲基化的現象。這些TCP結合位址（牽涉到數千個基因）的過度甲基化，使得它們無法被TCP轉錄因子辨認，造成它們無法被表達出來或是表現量大大降低，於是影響到許許多多牽涉到粒線體、葉綠體與核糖體的基因的表現量都大幅下降，造成子代活力降低，於是我們就說這是「近交衰退」。 這個研究結果解釋了玉米近交衰退的原因，但其他動植物或許也有類似的機制，只是需要我們去發現。 參考文獻： An epigenetic basis of inbreeding depression in maize BY TONGWEN HAN, FANG WANG, QINGXIN SONG, WENXUE YE, TIESHAN LIU, LIMING WANG, Z. JEFFREY CHEN SCIENCE ADVANCES27 AUG 2021 : EABG5442

  在培養基上生長的水蕨。圖片來源： 維基百科 陸生植物為了要獲取二氧化碳來進行光合作用，大約在四億五千萬年前就演化出了氣孔（stomata）的構造。不過，較為原始的陸生植物如地錢，它的氣孔無法關閉，造成它們只能生長在潮濕的地方。 而高等植物如開花植物，其氣孔可在植物感知到體內水勢（water potential，可以理解為細胞內水的濃度）下降時，便啟動離層酸（ABA，abscisic acid）的分泌與合成，使氣孔在植物缺水初期便開始逐漸關閉（稱為主動關閉）；當植物極度缺水時，也會因為滲透壓的改變造成保衛細胞（guard cell）失去膨壓而關閉氣孔（稱為被動關閉）。主動關閉氣孔的機制是否可在蕨類找到，到目前還是不很清楚。 最近以水蕨（ Ceratopteris richardii ）為模式的研究發現，當研究團隊把水蕨先以離層酸處理、或是先給予乾燥環境的刺激時，水蕨的氣孔會關閉；以核糖核酸定序（RNA-seq）來深入探討發現，乾燥環境或是離層酸刺激，會讓水蕨的基因表現改變，其中有些被誘導出來的基因，其序列與阿拉伯芥的氣孔主動關閉會表達的基因類似。也就是說，蕨類在特定的狀況下會進行氣孔的主動關閉，而其機制可能是類似於高等植物使用的機制。 參考文獻： Andrew R.G. Plackett, David M. Emms, Steven Kelly, Alistair M. Hetherington, Jane A. Langdale. Conditional Stomatal Closure in a Fern Shares Molecular Features with Flowering Plant Active Stomatal Responses. Current Biology, 2021 DOI: 10.1101/2021.03.06.434194

  圖片來源： 維基百科 原生於歐洲的白三葉草（white clover， Trifolium repens ）是豆科植物，現在已經遍佈全世界。依照它的高度（其實是葉柄長度）可分為大、中、小三種，其中中型的白三葉草又稱為荷蘭三葉草（Dutch clover）。歐洲人認為如果可以找到四葉的三葉草（four leaf clover）就代表會有好運，當然那只是突變所導致，不用太認真啦。 白三葉草不怕蟲咬，因為被蟲咬了以後，它會產生含有劇毒的氰化物（cyanide）。這氰化物的產生有賴於兩個物質的相遇：一個是產氰糖苷（cyanogenic glucoside），一個是分解產氰糖苷的酵素「亞麻苦苷酶」（linamarase，或稱為beta-D-glucosidase）。研究發現，白三葉草的產氰糖苷是由三個基因負責製造，這三個基因位於 Ac 基因座（ Ac loci）上；而亞麻苦苷酶則由單一基因產生，名為 Li 。 過去的研究發現，白三葉草是兩種三葉草（ Trifolium pallescens 與 Trifolium occidentale ）混種後產生的異源四倍體，大約於兩萬年前出現。奇妙的是，白三葉草的兩個祖先一個只生長在西歐的大西洋沿岸懸崖上，另一個只生長在中歐的高山棲息地，都不具備產氰的能力。 到底白三葉草是怎麼獲取這個能力的呢？研究團隊將它的祖先以及它的基因體進行了高解析度的基因圖譜分析。結果發現，原來白三葉草的 Ac 基因座來自 T. occidentale ，而 Li 基因則來自於 T. pallescens 。 這是一個典型的一加一大於二的實例。雖然在自然界中，透過異源種化（Allopolyploid speciation）來增加生物的競爭力的例子其實並不多呢。 自然界中具有產氰能力的植物，除了白三葉草，最有名的例子應該就是木薯（cassava）與苦杏仁了。其中苦杏仁的苦杏仁苷還被拿來當作「維生素B17」來販售，號稱有抗癌的效果，但除了會讓人慢性氰中毒外，別無它效。 參考文獻： Kenneth M. Olsen, David M. Goad, Sara J. Wright, Maya L. Dutta, Samantha R. Myers, Linda L. Small, Lin‐Feng Li. Dual‐species origin of an adap

  Leptolyngbya ohadii 。圖片來源： Science Direct 乾掉的土壤表面會有一層硬塊，稱為生物土壤結皮 (Biological soil crusts，BSC)。BSC可以保護下面的土壤，避免沙漠化。 藍綠菌（cyanobacteria），如 Leptolyngbya ohadii ，是BSC中的先驅物種。它除了可以固碳與固氮，其細胞外的碳水化合物還能讓表土的結構穩定。這厲害的小植物每天只靠著早晨的露水，就能活過來進行光合作用。在反覆的水化/脫水（hydration/dehydration）循環中，它究竟是如何調節自己的滲透壓（osmotic pressure）呢？過去的研究發現，它的外殼有多醣構成的鞘，而內部則累積了大量的海藻糖（trehalose）與蔗糖（sucrose）。但詳細的機制仍屬未知。 來自以色列與德國的研究團隊為了瞭解它如何能調節滲透壓的詳細機制，從以色列的Negev沙漠把它分離出來。過去的研究知道，即使在脫水的狀況下，清晨的陽光以及上升的溫度還是能讓它開始準備進行光合作用；這個過程被認為與光敏素（phytochrome）有關，因為紅光與紅外光可以影響它的生存率（照紅外光後它就死了）。它可以調節自己細胞內的重碳酸根（bicarbonate），當重碳酸根累積到極高時，就會被運入藍綠菌專門進行光合作用的細胞「羧基體」（carboxysome）中，接著磷酸酐酶（carbonic anhydrase）就會把重碳酸根轉為二氧化碳，讓羧基體中的「魯必斯科」（RuBisCo，ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase）使用它來進行碳反應（Calvin-Benson cycle）。 研究團隊發現，當他們把藍綠菌養在低無機碳（0.04%的CO 2 ）下，紅外光照射可使所有的藍綠菌死亡；但若不照射紅外光，則70%的藍綠菌存活。若照射紅外光一小時後，再照射一般的生長光線一段時間，則紅外光的效果可被逆轉。相對的，若將藍綠菌養在高無機碳（5%的CO 2 ）下，存活率則明顯地降低，而光合作用的效率也降低到一開始的15%。這顯示了無機碳與光敏素對藍綠菌的脫水耐受力有很重要的影響。 進一步的觀察發現，脫水開始後的60-160分鐘，3-磷酸甘油醛（3-PGA，3-phosphoglycerate）的量上

  圖片來源： 維基百科 原產於地中海地區的除蟲菊（ Chrysanthemum cinerariifolium ）是菊科的多年生草本植物。其胚珠內含類除蟲菊酯物質（Pyrethroid），是製造殺蟲劑的原料之一。除蟲菊酯作用在蚊子的鈉離子通道上，使鈉離子通道無法關閉，造成蚊子癱瘓而死。 但為什麼蚊子聞到除蟲菊的味道會躲，這部分的機制還不清楚。為了要瞭解為何蚊子怕除蟲菊的氣味，研究團隊將極小的電極黏在埃及斑蚊（ Ae. aegypti ）觸鬚的毛上。如此一來，研究團隊就可以測得個別氣味接受器對除蟲菊的反應。 結果發現，蚊子的嗅覺接受器31（Or31）在接觸到(E)-β-法呢烯（EBF，(E)-β-farnesene）時會產生趨避的反應，且這個反應在與除蟲菊酯合併時更強。當研究團隊把蚊子的這個嗅覺接受器給剔除後，蚊子就不會出現趨避的反應了。 有意思的事情是，Or31出現在所有具有致病性的蚊子中。不知道是否是人擇的結果？ 參考文獻： Liu, F., Wang, Q., Xu, P. et al. A dual-target molecular mechanism of pyrethrum repellency against mosquitoes. Nat Commun 12, 2553 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22847-0

  圖片來源：維基百科 雖然說植物是很好的研究日照週期的材料，但絕大部分植物日照週期的研究都是著眼在「開花時間」，畢竟那非常明顯可見。而對於植物如何測量每日的日照長短，或者是否有其他機制測量日長，相關的研究就少得多了。 最近來自美國的研究團隊發現了一個基因 PP2-A13 （ PHLOEM-PROTEIN2-A13 ），負責在短日照（或者正確的說法是長夜，8小時光照16小時黑夜）狀況下測量每天的日照長短。 這個基因是怎麼發現的？原來研究團隊一開始就想要瞭解，植物在短日照狀況（冬天）下如何維持健康、存活到春暖花開；所以他們以阿拉伯芥為模式，在短日照狀況下篩選表現量至少上升兩倍的基因。 最後他們找到這個 PP2-A13 ，它在短日照下的黑暗週期開始後，表現量就會迅速上升，在四小時時達到高峰，然後再緩步下降。 為了要進一步瞭解這個基因對植物的影響，研究團隊找到了缺少 PP2-A13 的突變株。在短日照的狀況下，突變株的葉片在開花前就開始衰老，且無法維持其生物質量（biomass）。但是生長在常日照狀況下的突變株，卻只在營養期早期有葉片衰老的現象，且很快就消失了。 不只這樣，突變株在短日照狀況下其花莖型態、開花時間都有改變，且有7.7%的突變株無法順利開花結子。其他的突變株雖然能結出種子，但整體種子的產量都下降。 由於突變株的性狀有點像自體吞噬（autophagy）有障礙的突變株，所以作者進行了一些測試。測試的結果發現，突變株在黑暗終或缺氮狀況下的存活率與野生種相同，顯示突變株似乎與已知的自體吞噬突變不同；當研究團隊製作出同時缺少 PP2-A13 與 ATG5 或 ATG7 （自體吞噬基因）時，兩個雙突變株其生長的性狀比單突變株更嚴重，顯示 PP2-A13 可能與自體吞噬有關，但跟這兩個基因不在同一條路徑上。 到底這個基因在植物中表現的狀況如何呢？研究團隊將這個基因的啟動子（promoter）連結到兩個不同的報告者基因後發現，它在植物的各組織都有表現，在細胞中細胞核內與核外也都有。 為了要瞭解 PP2-A13 表現的動力學，研究團隊將它的啟動子連結到螢火蟲的冷光基因，結果發現就像先前看到的，在短日照下於黃昏後四小時表現快速地達到高峰，而光照會抑制它的表現。 到底它的受光抑制的表現是一種光敏素的反應，還是因為光合作用的關係呢？研究團隊將植物養在低於能進行光合作用的紅光（5 

  圖片來源： 維基百科 碳酸酐酶（Carbonic anhydrase）是動植物都有的酵素。在動物，碳酸酐酶的功能是將二氧化碳轉為重碳酸根（HCO 3 - ），以維持細胞液與血液的酸鹼平衡。 在植物，碳酸酐酶被認為是負責將細胞中的重碳酸根轉為二氧化碳，讓植物可以有更多的二氧化碳來進行碳反應（Calvin-Benson cycle）。如果這個想法是正確的，那麼將植物的碳酸酐酶給剔除，應該會對植物的光合作用效率發生影響。 最近的研究發現，當他們把煙草（C3植物）的兩個碳酸酐酶以基因編輯的方式給剔除後，植物的葉片雖然出現了一些壞死的斑塊，但光合作用的效率並未受到影響。有趣的是，當他們把環境的二氧化碳濃度提升到 9000 ppm後，植物的壞死斑塊就消失了，顯示碳酸酐酶對植物的影響應該是在供應植物重碳酸根，而不是供應二氧化碳來協助光合作用。 研究團隊為何會想到要剔除碳酸酐酶呢？原來是因為想要提升C3植物細胞中的二氧化碳濃度，進而提升它們的光合作用效率。畢竟這個酵素雖然可以將重碳酸根轉為二氧化碳，但它也可以進行相反的反應，讓二氧化碳變少。也就是因為這樣，研究團隊才想要把它們給剔除。在所有的植物中，C3植物的光合作用效率是最低的，也是最耗水的。但很不幸的，主要的農作物（如稻、麥）都是C3植物，所以這些年來如何提升它們的光合作用效率也是一個熱門課題。 雖然剔除碳酸酐酶不影響光合作用，但是要把植物養在9000 ppm的二氧化碳下也太不切實際；所以研究團隊未來計畫要把一個重碳酸根的運輸蛋白表現在葉綠體的膜上，讓細胞質的重碳酸根可以進入葉綠體。不知道這麼一來，所產生的新品系植物光合作用的效率是否會變得更好呢？ 參考文獻： Kevin M. Hines, Vishalsingh Chaudhari, Kristen N. Edgeworth, Thomas G. Owens, Maureen R. Hanson. Absence of carbonic anhydrase in chloroplasts affects C3 plant development but not photosynthesis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (33): e2107425118 DOI: 10.1073/p

  Nicotiana insecticida 。圖片來源： Maarten Christenhusz 澳洲新發現了七種煙草屬植物，其中的 Nicotiana insecticida ，或許可以名為「殺蟲煙草」，全身具有黏液腺，可在體表分泌黏液，黏住如蚋（gnat）、蚜蟲以及小的蠅類等。 雖然它可以黏住這些小昆蟲，但 Nicotiana insecticida 到底能不能殺蟲，還需要進一步的證明：如能夠消化這些昆蟲並吸收它的養分等。 這種煙草屬植物是在澳洲西北部發現的。雖然還沒有證明它是食肉植物，但它可以藉由黏住昆蟲而將它們殺死，在煙草屬植物裡也是第一例。 研究團隊已經將這個植物種植在邱園（Kew Gardens），在邱園它仍然可以黏住昆蟲。 除了 Nicotiana insecticida 還有 Nicotiana salina ，它生長在西澳小麥帶與中部之間的鹽湖帶；還有極度耐旱的Nicotiana walpa，在旱期會維持種子狀態，等暴雨後才會開始生長。 參考文獻： Mark W. Chase & Maarten J.M. Christenhusz. 994. Nicotiana insecticida: Solanaceae. Curtis’s Botanical Magazine, published online August 10, 2021; doi: 10.1111/curt.12402

  圖片來源：維基百科 在十九世紀中期肆虐歐美的馬鈴薯晚疫菌（ Phytophthora infestans ）造成愛爾蘭大飢荒，得到晚疫病的馬鈴薯會皺縮、變硬，完全不能吃（如上圖）。時至今日，晚疫病仍然是馬鈴薯重要的病害之一。 最近的研究發現，晚疫菌在感染馬鈴薯的早期階段會分泌一個「裂解多醣單加氧酶」（LMPO，lytic polysaccharide monooxygenases）來分解占馬鈴薯細胞壁三分之一的果膠（pectin）。 研究團隊將這個基因的表現用基因沉默（gene silencing）技術給抑制了以後發現，晚疫菌的感染能力也受到抑制了，顯示了這個基因對晚疫菌感染的能力有重要的角色。 參考文獻： Secreted pectin monooxygenases drive plant infection by pathogenic oomycetes BY FEDERICO SABBADIN, SAIOA URRESTI, BERNARD HENRISSAT, ANNA O. AVROVA, LYDIA R. J. WELSH, PETER J. LINDLEY, MICHAEL CSUKAI, JULIE N. SQUIRES, PAUL H. WALTON, GIDEON J. DAVIES, NEIL C. BRUCE, STEPHEN C. WHISSON, SIMON J. MCQUEEN-MASON SCIENCE13 AUG 2021 : 774-779

  圖片來源：維基百科 向日葵因為有「向日性」（heliotropism）而成為科學研究的主題。 過去的研究 發現，向日葵的向日，不只是因為受到陽光的刺激，也與生物節律有關。但是向日--花序朝著陽光來的方向移動--是否真的有好處呢？ 最近的研究發現，向日葵的向日性，能讓它產生更多的後代。 研究團隊讓一部分的向日葵向東，另一部分的向日葵向西，結果發現，向東的向日葵溫度比向西的高，這使得向東的向日葵能吸引更多的授粉者（如蜜蜂）。 在另外一個實驗中，研究團隊把一群不能產生花粉的向日葵，放在向東與向西的向日葵中間。接著他們可以透過分析產生的種子的基因型，來瞭解到底是向東還是向西的向日葵可以產生更多後代。 結果發現，向東的向日葵的確可以產生更多後代。所以，向日葵的向日，的確可以讓它們產生更多的後代喔！ 參考文獻： Nicky M. Creux, Evan A. Brown, Austin G. Garner, Sana Saeed, C. Lane Scher, Srinidhi V. Holalu, Daniel Yang, Julin N. Maloof, Benjamin K. Blackman, Stacey L. Harmer. Flower orientation influences floral temperature, pollinator visits and plant fitness. New Phytologist, 2021; DOI: 10.1111/nph.17627

  圖片來源 生長在加拿大溫哥華附近的 Triantha occidentalis 看來普普通通，但最近科學家發現它其實是「吃肉的」！ 研究團隊原本在分析不同植物的基因體時發現， Triantha occidentalis 有段基因不見了。因為通常這段基因只在食肉植物中會被刪除，而 Triantha occidentalis 又的確是住在沼澤地--許多食肉植物也都住在類似的地點--所以科學家決定要仔細觀察這種植物。 圖片來源 接著他們發現 Triantha occidentalis 有黏黏的莖，昆蟲黏上去就會下不來。但是會黏昆蟲不表示就會吃啊！為了證明 Triantha occidentalis 的確會吃蟲，科學家用含有同位素氮15的食物餵食果蠅，再把果蠅黏在 Triantha occidentalis 的莖上。 結果研究團隊發現，果蠅上面的同位素氮15有大約一半轉到 Triantha occidentalis 體內了。研究團隊也在 Triantha occidentalis 的莖的黏毛上發現了磷酸酶（phosphatase）。許多食肉植物都會分泌磷酸酶，它們用這個酵素來吸取植物的磷。 世界上約有一千種食肉植物。這些植物多半都生長在缺乏養分的地方（如沼澤地）。過去發現的食肉植物都是以變形的葉片（modified leaf）來捕捉昆蟲，如毛氈苔、捕蠅草、豬籠草、捕蟲堇等，如 Triantha occidentalis 這樣以黏黏的莖來捕捉昆蟲的食肉植物是極少見的。 參考文獻： Qianshi Lin, Cécile Ané, Thomas J. Givnish, Sean W. Graham. A new carnivorous plant lineage (Triantha) with a unique sticky-inflorescence trap. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (33): e2022724118 DOI: 10.1073/pnas.2022724118

  圖片來源： 維基百科 台灣現在到處都是精品咖啡店，在這樣的氛圍下來討論即溶咖啡（instant coffee）好像不是很政治正確？不過我喝咖啡真的是從即溶咖啡開始的。 大學時代熬夜K書，即溶咖啡是良伴。不像茶葉，泡完還要去丟茶渣，咖啡只需要從罐子裡舀個幾匙，加上熱水攪拌一番，再加入糖跟奶精，一杯咖啡就完成了。那時候不懂得品味，也不知道從咖啡豆沖泡出來的咖啡跟即溶咖啡泡出來的味道其實有天壤之別，只覺得味道也不錯、提神效果也令人滿意。 最近為了找資料開始細讀《 形塑人類文明的80種植物 》，在〈咖啡〉這一章裡面提到「一九〇六年，瓜地馬拉一個名叫喬治‧華盛頓的比利時人研製出即溶咖啡（他不是第一個發明者）」，這就讓我好奇了，如果他不是第一個發明者，為什麼特別提到他？誰又是第一個發明即溶咖啡的人呢？ 查了一下資料才發現，原來即溶咖啡的第一個發明者是紐西蘭的David Strang。他在1890年發明了即溶咖啡。不過，類似的東西其實在南北戰爭時曾出現過，當時是把咖啡、糖、奶的混合物乾燥後製成，但因為奶裡面有脂肪，造成乾燥的產品其實並不好，口味也不佳，很快就被淘汰。這個失敗的作品到底是誰發明的，也沒有資料。因此，目前認定即溶咖啡的第一個發明者就是紐西蘭的David Strang。 那為什麼書裡面不提David Strang而要提喬治‧華盛頓呢？原來喬治‧華盛頓是第一個把即溶咖啡真正變成商品的人。他在1910年開設了G. Washington Coffee Refining Company，販售他做的即溶咖啡。當時的即溶咖啡可能是加熱蒸發製作的，據說並不好喝。 但是第一次世界大戰讓他的生意一飛衝天，美軍跟他簽約購買大量的即溶咖啡。即溶咖啡只要有熱水就可以泡，提供了方便省事的咖啡因來源。軍人很喜歡喝，甚至還把即溶咖啡暱稱為「一杯喬治」（cup of George）。 二次世界大戰時，一杯喬治一樣地受歡迎，不過這次他沒辦法做獨佔生意了--雀巢在1938年也發明了即溶咖啡，所以兩家公司分享軍方的合約。 我們現在熟悉的即溶咖啡（以冷凍乾燥的方式萃取），是在二次世界大戰以後才出現的，因為戰爭促成了相關技術的研發，用來提煉青黴素等抗生素，也讓咖啡得以受益。 不過，雖然冷凍乾燥技術讓即溶咖啡的口味改進，但對許多人來說，喝即溶咖啡還是一種不入流的行為。我甚至有朋友說，即溶咖啡是用來招待敵人的。

  圖片來源：維基百科 氮（nitrogen）是植物必需元素之一，對植物的生長發育非常重要。蛋白質與核酸帶有大量的氮，碳水化合物與脂肪也有少量的氮。缺氮的植物會出現淡綠色且小的葉片、提早開花等症狀；如長期慢性缺氮則會出現花青素（anthocyanin）累積，造成葉片呈現銅紅色。 為了瞭解氮對植物的影響，最近有研究團隊以阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）為模式，將阿拉伯芥先在水耕狀況下養在只有1 mM銨（ammonium）的狀況下兩週，再以氮肥（5 mM KNO 3 ）處理。研究團隊於五分鐘或二十分鐘時萃取蛋白質，將這些蛋白質以液相層析合併質譜儀（liquid chromatography and mass spectrometry），分析所含有的磷酸化的蛋白質組成。 結果發現，有176個蛋白質在以氮肥處理過後有顯著的改變。五分鐘時產生改變的，主要是蛋白質激酶與轉錄因子；二十分鐘時產生改變的，主要與運輸蛋白及賀爾蒙代謝有關。分析結果發現，缺乏 NRT1.1 這個運輸蛋白（同時也是氮受器）所產生的變化非常巨大，顯示了這個蛋白的確是居於氮運輸的主要地位。缺少 NRT1.1 的突變株，在以5 mM KNO 3 處理後，與野生種相比只有百分之四的基因有反應。 另一個有趣的發現是，生長素（auxin）的合成也與氮有關。其實想想也不大意外，畢竟生長素可以用色胺酸（tryptophan）合成，所以有關應該也是意料之中的。過去發現 NRT1.1 也可以運輸生長素。研究團隊發現生長素運輸蛋白 PIN2 的第439個胺基酸（絲胺酸，serine）的磷酸化受到氮的影響。在以氮肥處理五分鐘後， PIN2 的磷酸化降低了75%。這個絲胺酸的磷酸化程度，也會受到生長素的抑制；但究竟它對 PIN2 的功能有什麼影響，還需要進一步的研究。 參考文獻： Nitrate triggered phosphoproteome changes and a PIN2 phosphosite modulating root system architecture Andrea Vega Isabel Fredes José O’Brien Zhouxin Shen Krisztina Ötvös Rashed Abualia Eva Benkova Steven P Briggs Rodr

  圖片來源： 維基百科 巴拉刈（paraquat）又名草鯊、克蕪蹤、百草枯，是一種廣效性的除草劑。其化學式為C 12 H 14 C l2 N 2 ，作用機制為干擾光合作用的光反應。巴拉刈將電子從鐵氧還蛋白（ferredoxin）搶過來，傳遞給氧原子產生自由基（free radical）。這使得光反應無法合成碳反應需要的NADPH，造成光合作用中斷。產生的自由基會去還原許多細胞中的成分，干擾正常生物反應的進行。 根據維基百科，巴拉刈進入人體後會累積於肺泡的I型細胞、II型細胞和腎臟，影響其氧化還原反應的進程，產生大量對組織有害的自由基，破壞細胞的防禦機制，導致肺泡內和肺間質纖維化（急性或亞急性），稱為巴拉刈肺，導致3周內的急性呼吸衰竭，以及腎小管壞死。巴拉刈中毒沒有解藥，只有在中毒初期以血液灌洗的方式，可以降低死亡率。 雖然如此，但巴拉刈還是世界上用量第二大的除草劑，其用量僅次於嘉磷塞（glyphosate）。全世界有120個國家使用巴拉刈，但也有20個國家禁用，其中台灣已於2020/2/1禁用。 在美國，使用巴拉刈需要執照。過去有些研究發現，巴拉刈的使用與帕金森氏症（Parkinson's disease）有關；在今年（2021）八月二日，美國環保署（EPA，Environmental Protection Agency）決議巴拉刈可以續用。 環保署對一系列的研究文獻進行了審閱，認為這些研究的品質不一，難以遽下結論究竟巴拉刈與帕金森氏症是否相關。在川普主政時期，環保署禁止了大部分的噴灑；但現在在審閱了廠商所提供的文獻資料後，環保署表示允許空中噴灑，但有一些限制，包括住宅區附近必須設置無噴霧緩衝區等。其他新措施包括禁止在地面使用加壓噴槍、背負式噴霧器和人工旗來引導飛機噴灑等等。另外，噴灑過巴拉刈的區域，也要等待更久才能允許工作人員進入。 在美國，巴拉刈通常用於農作物，包括大豆、玉米和棉花，以及路權和商業建築等場所。隨著雜草對嘉磷塞等其他除草劑產生抗藥性，它在美國的使用正在增加。將巴拉刈非法轉移到飲料容器中導致意外攝入和死亡案例，促使美國環保署在 2016 年對標籤和包裝進行了更改。 美國的環保團體對環保署的決定表示失望。他們說，巴拉刈在中國、歐盟、巴西都已經禁用，沒有道理在美國還可以繼續使用。 參考文獻： Pesticide paraquat gets gr

  圖片來源： 維基百科 菥蓂屬（ Thlaspi ）植物原產於歐洲中部與南部、亞洲西南部，為十字花科以下的一個屬。過去的研究發現，它們會在體內累積大量的鋅與鎘，所以可用作所謂的「生物修復」（phytoremediation）：藉由種植它們，將土壤中過量的金屬離子移除。 最近的研究發現，它們不但可以用來移除土壤中的重金屬離子，還可以用來生產生質能源（biofuel）。這一屬的植物需要的肥料與農藥比其他用來生產生質能源的植物少，也不大需要大量的耕耘。而且，它們可用來生產噴射機的燃料。 與化石燃料比較，目前生質燃料在價格上的競爭力還不夠。所以，找尋生產成本能更降低的原料，是很重要的事。 參考文獻： Seyed Hashem Mousavi-Avval, Ajay Shah. Life cycle energy and environmental impacts of hydroprocessed renewable jet fuel production from pennycress. Applied Energy, 2021; 297: 117098 DOI: 10.1016/j.apenergy.2021.117098

  圖片來源： 維基百科 二葉樹（Welwitschia）是一種CAM植物，生活在納米比亞與安哥拉的沙漠中。雖然從圖片中看起來好像是「一堆」葉子，但其實它終其一生只會長兩片葉子，只是那兩片葉子會不斷地生長（稱為indeterminate growth，無限生長）。也因此，二葉樹可以活非常久，據說可活千年！所以又有「千歲蘭」的名稱。 最近有研究團隊定序了二葉樹的基因體，發現二葉樹除了因為KNOX1與ARP基因的表現，造成葉片生長點轉為無限生長之外，二葉樹在八千六百萬年前發生過整個基因體重複的現象。這段時間當地的氣候變得非常的乾燥，可能正好是納米比亞沙漠形成的時刻，或許就是這氣候的轉變造成二葉樹的基因體重複。 基因體重複當然會讓植物本身的繁殖更耗能。研究團隊還觀察到，二葉樹有許多反轉位子（retrotransposon）。這些反轉位子隨後發生甲基化，被沉默掉了。 另一個有趣的發現是，研究團隊觀察到二葉樹因為基因重複而表現了更多的 R2R3-MYB 轉錄因子（ R2R3-MYB transcription factor），包括了 AtMYB11 , AtMYB12 , AtMYB111 ）。二葉樹裡面有多少個 R2R3-MYB 轉錄因子呢？十一個，而一般的陸生植物最多只有五個。這些轉錄因子與植物的生長有關，所以它們也有可能是為何二葉樹如此長壽的原因之一。 另外，研究團隊也發現二葉樹的抗逆境基因表現量比一般植物要高，包括了果膠（pectin）代謝、木質素合成、纖維素合成、多醣代謝等。 也就是說，從研究二葉樹的基因體發現，在演化的過程中，它變得更能抗逆境、生長的能力變得更好。 從1859年被發現到現在，二葉樹曾被稱為是「最有趣的植物」、「最醜的植物」、「最長壽的植物」，如今藉著分析它的基因體，我們瞭解了更多關於它的事！ 參考文獻： Wan, T., Liu, Z., Leitch, I.J. et al. The Welwitschia genome reveals a unique biology underpinning extreme longevity in deserts. Nat Commun 12, 4247 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24528-4