老葉的植物王國

  圖片來源：The Plant Journal 獨腳金（Striga）廣泛地分布在澳、非、亞洲，據說在台灣也看得到。 在非洲，獨腳金造成很大的農損，它是寄生植物，種子躲在土裡，等寄主植物要發芽的時候，它就快快發芽，開始大吸特吸寄主植物的養分。 之前曾經報導過它如何偵測寄主植物發芽，最近有一個研究發現，除了strigolactone，ABA（離層酸）對它也很重要。 過去研究ABA對獨腳金的影響的人並不多，但既然ABA對一般植物的種子發芽很重要，好像沒道理對獨腳金沒有影響。畢竟，要當一個出色的寄生蟲，就要能夠廣泛採用寄主的資源不是嗎？ 一開始，研究團隊先確認ABA對獨腳金會有什麼影響。一般來說，在獨腳金種子落地後，它就會進入休眠，等到濕度與溫度都適合，才會發芽。從遇到適合的環境到真的發芽，通常都還需要個幾天，這個過渡期被稱為「調理」（conditioned）期。 研究團隊發現，非調理的獨腳金種子如果使用100 μm氟啶酮（Fluridone）與1.0 μm的rac-GR24（一種瑟吉醇類模擬物）一起處理，大部分（ 70% ）的種子都會發芽；但如果同時也加入 ABA (100  μm)，則發芽率降到1%，所以ABA的確會抑制獨腳金種子發芽。 接著，研究團隊測量不同處理的種子，他們發現以氟啶酮（Fluridone）與rac-GR24處理的種子，裡面的ABA含量下降。另外，與分解ABA有關的酵素，在獨腳金種子泡水後表現量上升，進一步證明了ABA的確與獨腳金種子發芽相關。 接著研究團隊發現，隨著獨腳金種子條件化的進展，對ABA的敏感度降低。他們將獨腳金種子在水中調理2天或8天，然後分別用不同濃度的ABA（1.5、3、6、12、25、50和100μM）處理24小時。結果顯示，經過2天調理的獨腳金種子對ABA有明顯的發芽抑制反應，而8天條件化的種子則表現出顯著較低的ABA敏感性。具體而言，當ABA濃度達到100μM時，調理2天的種子發芽率減少到約66%，但調理8天的種子發芽率僅降低了22%。這意味著隨著調理時間的延長，獨腳金種子對ABA的敏感度下降，這可能是種子為了適應環境和提高對宿主激素反應的能力而進行的生理調節。 更有趣的是，研究團隊發現，在種子的調理過程的早期階段，獨腳金種子會釋放ABA，而在經過一定調理時間（如8天）後，這些種子在受到strigolact

  圖片來源： 維基百科 在台灣俗稱「哇沙米」的山葵（ Eutrema japonicum ），是由十字花科山萮菜屬的植物的根莖（rhizome）所製成的調味料。它有一種直衝鼻腔的辛辣味，只要吃過都不會忘記。據說有些餐廳的「哇沙米」其實不是山葵而是辣根，不過我通常都不會主動嘗試。 「哇沙米」這個稱呼其實是從日文的Wasabi（わさび）而來。它的辛辣味來自allyl glucosinolate經由芥子酶（Myrosinase）水解所產生的「異硫氰酸鹽」（allyl isothiocyanate）。當異硫氰酸鹽接觸到我們的TRPA1受器時，就會產生直衝鼻腔的辛辣味，所以TRPA1受器又被稱為Wasabi受器。芥子酶與allyl glucosinolate原本各自位於不同的地方，當我們把山葵的細胞弄破的時候，它們相遇然後產生異硫氰酸鹽。這原本是植物的防禦武器，但是人類卻愛上了這種味道，甚至為此而種植山葵。 雖然從非常久遠以前，山葵就被相信有抗菌的功能，不過直到2000年以後，山葵的異硫氰酸鹽才被證明有抗菌的功能[1]，如致病性的大腸桿菌O157以及金黃葡萄球菌，都會被山葵給抑制[2]。 最近大埃及博物館的研究團隊發現，「哇沙米」可以用來殺死紙草（papyrus）上的黴菌[3]。 埃及、羅馬與希臘時代，都留下了不少用紙草紙書寫的文件。這些文件都是重要的文物，但是它們卻很容易發黴。 埃及的研究團隊，將市面上買來的「哇沙米」粉，與蒸餾水混合（60%）後，放在鋁箔紙上，然後把紙草紙放在旁邊。 這些紙草紙當然不是真的歷史文物，而是研究團隊在上面畫圖後，再用人工處理（攝氏100度烤120天）模擬歷史文物的狀態。然後，研究團隊再接種了青黴（ Penicillium lanosum ）, 黃黴（ Aspergillus flavus ） 與 Ulocladium sp 三種真菌。這三種真菌都是之前從紙草文件上面分離出來的。 三天後，紙草紙上面的黴菌消失了，而畫上去的圖並沒有損傷；一個月後再檢查一次，圖畫還是很完整。研究團隊還發現，紙草紙的強度提升了26%。 由於過去對紙草紙文件的保存方法，主要是著重在「防黴」，但是一旦發黴就沒有什麼好方法可以除黴；研究團隊打算開始用「哇沙米」來測試一些真的歷史文件，另外他們也會嘗試其他的辛辣調味料，看看能不能找到更多除黴的辦法。 參考

  萵苣的類囊體。grana就是堆疊的型態。 圖片來源： 維基百科 由於植物不會像動物一樣地動來動去，常常讓人以為植物是完全靜止的。所以對於因為某些原因而陷入靜止狀態的人，我們稱呼他們為「植物人」。 其實，對植物稍有瞭解的人一定知道，植物沒有「完全不動」！只有死翹翹的生物才會完全不動好嗎！就算不討論晚上，白天時植物可是忙得很呢！ 植物白天時忙著進行光合作用，依照光的強度，類囊體膜（thylakoid membrane）會時而堆疊、時而散開，而光系統II更是每90分鐘就要重組一次，因為D1蛋白質只能維持90分鐘的壽命。 最近有一個研究，更進一步地去解讀植物類囊體的神秘舞蹈。 研究團隊用了阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）作為研究材料（沒辦法，它太好用了），除了野生型，還加入了兩個雙突變株： stn7stn8 以及 pph1pbcp 。使用這兩個雙突變株是因為， stn7stn8 雙突變會使植物失去能把捕光複合體II（LHCII）的蛋白質磷酸化的能力，造成類囊體膜永遠都會呈現堆疊的狀態；而 pph1pbcp 雙突變則會使植物失去能把捕光複合體II（LHCII）的蛋白質去磷酸化的能力，造成類囊體膜永遠都會呈現不堆疊（散開）的狀態。 然後，他們使用凍裂冷掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察膜區域。另外，他們還採用了PAM (脈衝幅度調變) 光合作用螢光測量技術。這種技術能夠在不破壞樣品的情況下測量植物葉綠體中的光合作用效率和電子傳輸速率。通過測量不同光照條件下的螢光參數，如最大和最小螢光、可變螢光以及螢光淬滅，研究人員能夠推斷LET和CET的相對活性。 研究團隊發現： 在黑暗中，植物的類囊體膜是堆疊的。這種堆疊結構有助於在沒有光照時保護類囊體膜結構，並在光照條件下迅速調整以最佳化光合作用；而 pph1 pbcp 雙突變株的類囊體確實呈現非堆疊狀態，意味著這些突變株在光合作用的調控上被鎖定在類似光照條件下的狀態。在完全沒有光的情況下光反應並不會進行，但是在低光照下或是光照與黑暗交替時，植物類囊體膜的構造和功能調整，以最佳化光合作用效率，包括對CET的依賴以保護植物免受光損害並穩定內部ATP/NADPH的平衡，所以這時候CET的活性「相對」較高。。 在光照下，類囊體膜展現非堆疊結構，使得PSI與PSII之間的距離變遠。這種結構調整有利於線性

  圖片來源：維基百科 氨（NH₃，ammonia）排放可以導致空氣和水質污染，促進酸雨的形成，並對生態系統造成傷害，如導致水體優養化。氨在大氣中的作用對氣候變遷和空氣品質有重要影響。氨能與硝酸和硫酸氣體反應形成二次氣溶膠，如硝酸銨和硫酸銨，這些氣溶膠能散射進入的輻射，作為雲凝結核，間接增加雲的壽命，對地球的輻射預算有重要影響。因此，氨對於減少大氣中的細顆粒物（PM2.5）和控制空氣品質具有關鍵作用。 農業氨排放是全球氮循環中的一個重要環節，對環境和人類健康構成了顯著影響。農業活動是全球氨排放的主要來源，約佔全球人為氨排放的85%。這些排放主要來自於肥料的應用和畜牧業管理，包括畜牧房的管理、糞便的儲存和應用[1]。因此，減少農業活動中的氨排放是實現環境可持續性的重要目標之一。 最近美國康乃爾大學的研究團隊，使用機器學習來建立一個系統，希望可以幫助農民降低由農業帶來的氨排放[2]。 為了建立這個機器學習模型，研究團隊首先收集了大量與氨排放相關的農業活動數據，包括肥料使用量、作物種類、耕作方式以及氣候和土壤條件等資訊。接著，他們利用這些數據訓練模型，使其能夠識別不同農業管理措施對氨排放的影響。透過反覆的測試和調整，模型最終能夠準確預測在特定條件下的氨排放量，從而為減少全球氨排放提供了科學依據和具體建議。 研究團隊發現，透過最佳化肥料管理，在不改變總氮肥料投入的情況下，可以將氨排放量減少約38%。此外，未來氣候變遷情境下，預計氨排放量將增加，但精準的肥料管理有潛力抵消這些增加。這項工作為改善氮管理提供了機會，以促進全球農業部門的可持續發展。 希望這個模型能夠快點公開讓大家使用，這樣可以有效降低因種植作物所造成的氨排放，真的是太好了。 參考文獻： [1] European Geoscience Union. Global agricultural ammonia emissions simulated with the ORCHIDEE land surface model. (https://gmd.copernicus.org/articles/16/1053/2023/) [2] Xu, P., Li, G., Zheng, Y. et al. Fertilizer management for global ammonia emission red

  植物的胚珠。圖片來源：維基百科 想像一下，如果世界上每個人都長得一模一樣，那會是一個多麼無聊的世界啊！正因為每個人都有自己獨特的特點，我們的世界才如此多姿多彩。這種獨特性，很大一部分來自於我們的遺傳基因，而這些基因的多樣性，主要是透過一個叫做有性生殖的過程來實現的。 有性生殖聽起來可能很複雜，但其實它的本質很簡單：就是兩個生物透過合併它們的遺傳物質（也就是我們所說的基因）來產生後代。這個過程中的一個關鍵步驟是減數分裂，它確保了每個後代都能從父母那裡繼承到一半的基因。如果沒有減數分裂，基因的數量會不斷翻倍，導致很多問題，比如資源消耗過多、細胞功能障礙，甚至增加遺傳疾病的風險。 簡單來說，減數分裂就是一種特別的細胞分裂過程，它讓生產出來的配子（也就是精子和卵子）只含有一半的染色體。當精子和卵子結合時，它們就會形成一個新的生命，這個新生命有著完整的染色體數量，既不多也不少。這個過程不僅保持了基因的穩定，而且還增加了生物的多樣性，這對於生物的適應和進化非常重要。 但是，讓我們更深入一點，看看細胞是如何準備進行這個「天雷勾動地火」的受精過程的。研究發現，在植物中，精子（也就是花粉）和卵子在準備受精時會進入一個靜止期，這個時期是它們在等待受精的「靜默」階段。這個靜止期讓它們可以在最佳的時機合併，開始新生命的旅程。 特別有趣的是，高等植物的受精不僅僅涉及到卵子和精子的結合，還有一個叫做雙重受精的過程。這意味著，除了精子和卵子結合外，還有一個精子會和另一個叫做中央細胞的細胞結合。這個過程對於植物的生殖來說非常關鍵。 研究者透過實驗發現，在未受精的狀態下，中央細胞中有一種特殊蛋白質RBR1的累積，這種蛋白質在受精後會迅速減少。這個過程需要精子帶來另一種蛋白質CYCD7;1的幫助，它負責分解RBR1、促進細胞進入下一個生長階段。這意味著，精子不僅僅帶來了遺傳物質，還帶來了讓卵細胞「喚醒」的關鍵因子。 通過這些精妙的機制，植物能夠確保每一代的生命都是獨一無二的，擁有從父母那裡繼承來的，也有通過新的組合形成的獨特基因。這不僅僅是生命的奇蹟，也是自然界維持多樣性和適應性的智慧之舉。 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或閱讀期刊論文 參考文獻： Simonini S, Bencivenga S, Grossniklaus U. A paternal signal induce

  植物的胚珠。圖片來源： 維基百科 有性生殖（sexual production）對生物來說是一件非常重要的事。它帶來基因多樣性，讓生物能做到「龍生九子，子子不同」。所以，雖然有些人喜歡把這個過程誇張的描述為「天雷勾動地火」，但其實這樣描寫也不算太過份。 要進行有性生殖，首先要透過減數分裂（meiosis）來產生配子（gamete）。產生配子是因為要能維持每一代的遺傳物質的量穩定。想想：如果我們不經過減數分裂就產生配子，我們的下一代就會變成四倍體、再下一代是八倍體... 或許你覺得沒什麼，但是當基因的量一直增加，要合成這些基因就要消耗非常多的資源。這種情況會引起多種問題。首先，染色體數量的不斷增加會使得細胞分裂變得複雜並可能導致細胞功能障礙。此外，過多的基因拷貝可能引起基因表現失調，影響正常的生理功能。長期而言，這種基因累積可能會對個體的適應性和生存造成負面影響，增加遺傳疾病的風險，並對種群的健康和持續性產生重大挑戰。 如果生物產生配子不需要減數分裂，可能會導致基因多樣性大幅減少。減數分裂是一種特殊的細胞分裂過程，使得配子（精子和卵子）含有一半的染色體數量，從而當它們結合時，能夠產生一個具有完整染色體組的新個體。這個過程增加了遺傳變異，是生物進化和種內多樣性的關鍵驅動力。若沒有減數分裂，後代將直接繼承父母的全部基因，這將限制變異和適應新環境的能力，可能導致生物多樣性的減少和對環境變化的適應性降低。 所以，透過減數分裂來產生配子，的確有它的必要。而產生的配子，接下來就會進入「靜止期」，等待受精那「天雷勾動地火」的時刻。 過去的研究已經發現，植物的精子（花粉）會停留在細胞週期的G1或G2期。但是卵會不會進入靜止期？應該會吧。如果卵進入靜止期，它會停留在那個階段？ 如果要討論高等植物的卵，就還要討論另外一個細胞：中央細胞（central cell，也就是所謂的「極核」polar nuclei）。要知道，高等植物的受精是所謂的「雙重受精」（double fertilization）：一個精核與卵結合，另一個精核則與中央細胞結合。所以，不能只討論卵而不討論中央細胞。 研究團隊做了一些實驗，結果很有趣。植物的卵細胞停留在G2期，但是中央細胞卻停留在S期。 過去有許多研究發現，在S期的細胞要繼續推進，需要一個稱為RBR1的蛋白質。研究團隊也發現，未受精的中央細

  A. thunbergii 。圖片來源： 維基百科 花與授粉昆蟲之間的互動，是一個有趣的課題。一般人很容易認為不就是植物提供花蜜，昆蟲幫忙授粉嗎？其實很多時候並不是那麼簡單。我們介紹過有些植物會「騙」昆蟲來授粉，而天南星科（Araceae）裡面更有些植物讓昆蟲上演「絕命終結站」。小蟲因為以為裡面有吃的就飛進去，但是飛進去以後發現沒得吃，卻飛不出來也爬不出來（裡面滑溜溜的）。 最近一個關於天南星屬（ Arisaema ）的 A. thunbergii 的研究發現，它的授粉者竟然不只是突破重重陷阱，不再上演「絕命終結站」，還乾脆就在花裡面安家落戶，養起小朋友了。 一開始，研究團隊其實是想知道哪些昆蟲最容易被吸引，所以他們檢查佛焰苞中的蟲屍。除了發現滑菌蚊屬的真菌蠅（ Leia ishitanii ）是它的主要授粉者之外，還發現了不少的卵與幼蟲。這實在很奇怪，畢竟不會有人在自知上當後還留下自己的孩子吧？被騙了還幫忙數錢？？？ 於是研究團隊決定要繼續觀察。他們把佛焰苞採下來，帶回去培養。觀察發現，真菌蠅的幼蟲真的會吃 A. thunbergii 的花，但是不會吃它的胚珠，顯示幼蟲吃花的現象可能並非純屬巧合。而且，這些真菌蠅的幼蟲最後也真的羽化了。 另外，研究團隊也發現，有些真菌蠅（fungus gnat）在進入 A. thunbergii 產卵後，竟然還能逃出來。 所以，這是第一次觀察到，原本該上演「絕命終結站」的真菌蠅，卻在植物裡演起「異形第二集」囉！ 參考文獻： Kenji Suetsugu et. al. 2024. Back from the dead: A fungus gnat pollinator turns Arisaema lethal trap into nursery. Plants, People, Planet. DOI: 10.1002/PPP3.10494

  圖片來源： 維基百科 買過黃瓜（ Cucumis sativus L.）沒？當然，市場賣的黃瓜，都已經洗乾淨，所以可能很少人會注意到成熟的黃瓜表面有白粉（稱為bloom）。可別小看這白粉，事實上這白粉有抗蟲的功能：缺少白粉的突變品系黃瓜，除了沒有白粉，表皮還是黃綠色，與野生種黃瓜的深綠色果皮大不相同。而這突變種黃瓜，對病蟲害的抵抗力比野生種黃瓜要弱。另外，沒有白粉的黃瓜比較容易失去水分。 最近，中國有個研究團隊，對這個突變種黃瓜發生了興趣。於是他們就開始研究到底這種黃瓜是怎麼回事。他們已經找到了這突變種黃瓜有個基因缺失，這個基因是一個轉錄因子，稱為 CsMYB36 。 到底 CsMYB36 是怎麼造成黃瓜的問題的？為了要釐清，研究團隊還同時用基因編輯把這個基因給剔除。 他們先做了嫁接，想釐清是不是因為根部的影響造成這個性狀。結果不是。然後他們進行了對果實矽含量的分析。研究結果顯示，在野生種、突變株和 CsMYB36 CRISPR植物中，整個果實的矽含量沒有顯著差異。然而，通過微型X射線螢光（XRF）分析果實的橫切面，發現在野生種，矽主要積聚在黃瓜表面的腺毛位置，而在突變型和 CsMYB36 CRISPR植物中，矽在表面的積聚情況有所改變。這些結果顯示， CsMYB36 的缺失導致了矽在植物中的空間分佈發生變化。 因為 CsMYB36 是一個轉錄因子，所以接著研究團隊就去找到底哪些基因的表現在突變株中與野生種有極大的不同。結果他們找到了一個基因。這個基因與阿拉伯芥的 CASP1 相似，所以這個基因就被命名為 CsCASP1 。另外，在 CsMYB36 CRISPR植物中的這個基因的表現也大幅下降。 有趣的事情是，阿拉伯芥的 CASP1 對根部內皮層的卡氏帶形成很重要，但是黃瓜的這個 CsCASP1 基因卻只表現在黃瓜的腺毛（glandular trichrome）的「頸帶」（neck strip）上。當 CsCASP1 不表現時，黃瓜腺毛的「頸帶」結構出現問題。在突變株和 CsMYB36 CRISPR植物中，都顯示出木質素沉積的明顯減少，這意味著 CsCASP1 的表現對於「頸帶」的形成至關重要。 「頸帶」有什麼用處呢？研究團隊用染料來測試後發現，「頸帶」可以作為一種細胞外屏障，在黃瓜的腺毛中具有關鍵功能。它透過限制特定化合物的運輸，實現了對

  Chiwa （左）與  barbecho（右）。圖片來源：Sci. Rep. 以前的人認為耕作可以「把土翻鬆」對植物有益，但近年來的研究卻發現，耕作會干擾土壤聚合，所以有了所謂的「免耕耕作」（no-till farming）。但是收穫後都不翻土，任由雜草叢生，也會造成操作上的一些困擾。 或許有限度的翻土，讓操作方便，也不會太擾動土壤，是否比較可行呢？最近在秘魯的研究，提供了一些資訊。 研究團隊探討了秘魯安第斯山脈傳統種植馬鈴薯的耕作系統對土壤微生物群落的影響。他們比較了「chiwa」（最小耕作）和「barbecho」（全耕作）兩種傳統耕作系統對土壤細菌多樣性、均勻度、群落組成和功能的影響。 「Chiwa」是一種最小耕作系統（MTS），其中常用「chakitaklla」（圖）。這種前印加時期的工具用於腳來定位，由一根長0.8至2.5米的木頭和一根長75至300毫米的金屬條製成。在這種MTS中，「chakitaklla」被用於草地上，以穿孔處植入馬鈴薯種子，種子被埋在0.1至0.2米的深度，並用相同的土壤覆蓋。三到四週後，種植區域附近的土壤被翻轉或翻面，形成種子塊莖上的土堤。 相對的，「barbecho」則是使用類似犁的由牛來拉的工具，甚至會使用耕耘機。 研究團隊發現，這兩種耕作系統雖然共享許多代謝途徑，但在厭氧途徑和多樣性途徑上存在差異，顯示了土壤管理對維持健康土壤微生物群落的重要性。 他們發現，「chiwa」耕作系統，即最小耕作方法，顯示出比「barbecho」耕作系統，即全耕作方法，更高的微生物多樣性。這說明在較少干擾土壤的情況下，能夠支持更廣泛的微生物群落，這對土壤健康和生態系統功能是非常重要的。 分析顯示「chiwa」耕作系統比「barbecho」耕作系統展現了更多的厭氧途徑。這意味著在較少干擾土壤的情況下，能夠促進特定微生物群落的發展，這些群落在厭氧條件下更為活躍。這一發現強調了傳統最小耕作方法在維持土壤微生物多樣性和功能上的潛在優勢。 研究強調了利用微生物生物指標來評估耕作系統影響的潛力，這些發現為理解傳統耕作系統下秘魯農業土壤的微生物群落及其生態提供了新的見解。 論文中沒有提到哪一種耕作法馬鈴薯產量比較高，這是比較可惜的事。 參考文獻： García-Serquén, A.L., Chumbe-Nolasco, L.D., N

  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高溫條件

  圖片來源：Sci. Adv. 對於研究生物的人來說，要時時刻刻盯著牠/它實在不是一件容易的事。不盯著，怕錯過重要的發現；可是如果一直盯著它，是不是也會造成干擾呢？如果有一種技術，可以允許科學家時時刻刻收集數據，又不會對目標生物造成干擾，那就太好了。 最近新加坡的研究團隊，開發出了植物的「電子皮膚」（e-Skin），它可以附著在植物的表面，時時偵測植物的生長發育，對植物也不會造成干擾喔。 植物皮膚的作用原理是通過將透明的聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）微奈米圖案化在可拉伸、透明的聚二甲基矽氧烷（PDMS）基板上，來實現對植物生理狀態的非侵入式監測。這種微奈米圖案化的PEDOT:PSS薄膜具有優異的透明度和導電性，使其能夠無縫附著在各種植物葉片上，同時保持對植物的隱形性。通過這種設計，植物皮膚可以實時監測植物的生長、溫度等生理參數，並將這些數據轉換為數位訊息，以幫助農業生產和研究。 在這篇論文中，研究團隊展示了以植物電子皮膚連續65天監測黃金葛（ Epipremnum aureum ）。在此期間，不僅原有的根部持續生長，新的根和葉也出現了，意味著植物電子皮膚對於長期貼附於植物葉片上，對植物的根部發芽或整體生長沒有不利影響。這證明了植物電子皮膚在長期應用中的生物相容性和可靠性，可以有效地進行長時間的植物生長和環境反應監測，而不會干擾植物的正常生長發育。 他們在正常和壓力狀況下對油菜進行了測試，結果顯示油菜葉在正常環境條件下，顯示出了明顯的日間成長模式，夜間生長較多，日間生長較少。這符合植物的自然生長節奏，反映了植物e-skin能夠有效地監測植物在正常生長條件下的生理變化。 在結合熱和乾旱壓力的條件下，油菜葉的生長受到了顯著抑制，幾乎沒有觀察到明顯的生長變化。這反映了壓力狀況對植物生長的負面影響，並且植物e-skin能夠捕捉到這種生長受阻的情況，為植物生理研究和精確農業提供了重要數據。 這些結果展示了植物e-skin在監測植物對環境變化反應方面的應用潛力，尤其是在識別和對抗生長壓力方面。透過這種技術，農業生產者可以更準確地理解和管理作物生長條件，從而提高作物產量和品質。 參考文獻： Yanqin Yang et al. ,All-organic transparent plant e-skin for noninvasi

  圖片來源： 期刊 大家現在對「微生物體」（microbiome）都已經耳熟能詳了，不論是動植物，體表都有一群微生物與我們共生，保護我們、產生我們需要的養分。對植物來說，這些微生物的角色更加複雜，只要聽過「樹聯網」（wood wide web）的人，應該都能同意我的說法。 最近美國加州大學河濱分校的研究，更進一步證明了微生物體對植物有多重要。 相信大家都知道葡萄酒與茶這些飲料有所謂的「風土條件」吧！不同地區生產的葡萄酒與茶，會有不同的風味。就拿我最愛的白茶來舉例，不同的產區喝起來味道也不相同。 有些人會說這是因為土壤中的礦物質的緣故，但是再以茶來舉例，同一個產區的茶，不同的季節也會有不同的風味。 所以，茶的風味應該不只是土壤中的礦物質吧？懷抱著這樣的想法，美國的研究團隊來到中國的武夷學院，從357種茶裡面挑選了17個茶樹品系作為研究對象，這些品系的茶胺酸（theanine）含量各不相同，包括肉桂（Rougui, RG）、大紅袍（Dahongpao, DHP）、福建水仙（FujianShuixian, FJSX）、白雞冠（Baijiguan, BJG）、中茶302（Zhongcha302, ZC302）、碧雲（Biyun, BY）、紫玫瑰（Zimeigui, ZMG）、安吉白茶（Anjibaicha, AJBC）、龍井43（Longjing43, LJ43）、佛手（Foshou, FS）、正和大白（Zhenghedabai, ZHDB）、堅柏黃（Jianbohuang, JBH）、南江1號（Nanjiang1, NJ1）、雲康10號（Yunkang10, YK10）、鐵觀音（Tieguanyin, TGY）、毛蟹（Maoxie, MX）和書茶早（Shuchazao, SCZ）。 研究團隊收集了春秋兩季的根與葉樣本，分析之後發現，秋季的樣本茶胺酸含量較高。由於茶胺酸是影響茶葉風味的重要因素，所以接著他們從高茶胺酸品系中挑選了肉桂、低茶胺酸品系中挑選了毛蟹做進一步的測試。 分析這兩個品系秋季的根部微生物體後發現，肉桂的微生物體多樣性高於毛蟹。其中叢毛單胞菌科（Comamonadaceae）、莖桿桿菌科（Caulobacteraceae）、伯克霍爾德氏菌科（Burkholderiaceae）、根瘤菌科（Rhizobiaceae）、Haliangiaceae

  山上（左）與海邊（右）的 夏威夷金午時花。 圖片來源： 期刊 在我們學習植物生理學的時候，總是會提到雖然氣孔是植物獲取二氧化碳的通道，但也會造成蒸散作用的上升，而木本植物為了降低蒸散作用，有些木本植物（如雙子葉木本）只有葉片的下表皮才有氣孔。 但是，兩面都有氣孔真的只有害處沒有益處嗎？如果是這樣，為什麼單子葉草本植物葉片上下表皮都有氣孔，而且密度還差不多呢？ 這是一個很有趣的課題，但是要找到合適的植物來研究卻不是很容易。沒想到，這樣的植物竟然在夏威夷被發現了。 屬於雙子葉植物的「夏威夷金午時花」（ Sida fallax ），在夏威夷語中稱為`ilima，在海邊跟在山上都有分布。但是，這兩個地方的`ilima型態卻有非常大的不同。 海邊的`ilima植物因應高日照、溫暖溫度、強風、鹽分影響以及水分供應的變化，其適應策略包括矮小且匍匐的生長形態，這有助於它們抵禦強風的環境。此外，海邊`ilima的葉片在上下兩面都覆蓋著密集的柔軟毛髮，賦予葉片一種銀綠色的外觀，這些毛髮有助於反射太陽輻射，降低葉片溫度，從而減少水分損失。 相比之下，山地`ilima植物面臨的挑戰則大不相同。夏威夷的高山潮濕環境中生長著許多高大植物，因此競爭光線成為植物需要適應的一個因素。可能因為被其他植物遮蔽，山地`ilima植物展現出直立且灌木或樹狀的生長形態，能夠生長到數米高，具有堅固的木質莖。這些個體具有光滑的綠色葉片，邊緣帶鋸齒，表現出可能有助於它們爭取光線的特徵。這種山地形態在太平洋其他島嶼上的 S. fallax 種群中並未發現。 最大的不同是，海邊的`ilima植物的葉片在上下表面都有氣孔（amphistomatous），而山地的`ilima僅在下表皮有氣孔（hypostomatous）。 由於它們是同屬同種，所以完全可以拿來比較。 研究團隊透過進行實驗來證明兩面都有氣孔（amphistomy）比較有利於植物的光合作用。他們將具有兩面氣孔的葉片和僅有一面氣孔的葉片進行對照，並保持其他因素不變。這樣一來，他們可以直接比較兩種葉片在相同條件下的光合作用速率。 透過這種實驗方法，研究人員發現在陽光充足的開放型生境中，具有兩面氣孔的植物葉片（如夏威夷海邊的ʻilima植物）比附近山區的葉片獲得了更大的光合作用效益。這種差異並不是因為兩面氣孔的葉片必然具有更大的氣孔面積，而是

  圖片來源：BBC 這碗米看起來顏色有點特別，那是因為它上面有牛肉的肌肉和脂肪細胞！ 韓國延世大學的研究團隊，研發了一種「肉肉米」。他們先將米塗上魚膠，以幫助牛肉細胞附著，然後將米粒放在培養皿中培養 11 天。 研究團隊說，它的蛋白質含量增加了 8%，脂肪含量增加了 7%。而且，與普通牛肉相比，它的碳足跡更小，因為生產方法不需要飼養和養殖大量動物。每生產 100 克（3.5 盎司）蛋白質，雜交水稻預計會釋放 6.27 公斤（13.8 磅）二氧化碳，而牛肉生產則釋放八倍的二氧化碳，達到 49.89 公斤。 研究團隊認為，這種食物未來可能會作為「飢荒救濟、軍糧，甚至太空食品」。雖然我有點懷疑就是了... 參考文獻： Sohyeon Park et. al., 2024. Rice grains integrated with animal cells: A shortcut to a sustainable food system. 50 Matter. https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.01.015

  圖片作者：ChatGPT 想像一下，植物可以直接吸收太陽光，進行光合作用，從而生長和發育。這個過程叫做「光形態發生」，它們會根據光的變化調整自己的生長方式。 從很久以前開始，科學家就非常好奇植物是如何感知光線的。他們發現了一些植物，這些植物對光的反應和其他植物不一樣，有的對光不太敏感，有的則是特別敏感，甚至不需要光也能表現出像是在光下生長的特徵。這些特殊的植物幫助科學家找到了一些非常重要的基因，像是DET和COP，這些基因控制著植物對光的反應。 COP1基因是這些發現中的一個亮點。科學家發現，COP1在黑暗中會進入植物的細胞核，然後像一個清道夫一樣清理掉那些促進植物向光生長的因子，比如HY5蛋白。但是，當植物被光照射時，COP1就會停止這種行為，讓HY5這樣的因子累積起來，促進植物生長。這就像是植物內部的一個開關，根據光的有無來調節植物的生長模式。 另一個角色是VIL1，它和一個叫做PRC2的蛋白複合體合作，影響植物的一些重要生物過程。比如，在冬天的低溫下，VIL1會幫助植物控制開花的時機，讓植物知道何時是成熟的時候。不過VIL1的作用不僅限於冬季，它在植物生命的很多方面都有影響，比如幫助植物應對溫度的變化和控制某些基因的表現。 科學家們注意到，COP1和VIL1似乎有一些特殊的關係。為了深入研究，他們做了很多實驗，發現COP1確實可以控制VIL1的分解，從而影響植物的生長。這個過程會影響到一種特殊的標記，叫做H3K27me3，它可以控制基因是否被啟動。COP1通過影響VIL1，進而控制這個標記，影響植物的生長模式。 這項研究讓我們更加了解植物是如何利用光來指導自己的生長的。植物內部有一套非常精密的系統，可以感知光的變化，並且調整自己的行為來適應這些變化。這不僅讓我們對植物有了更深的認識，也為我們提供了很多關於如何更好地利用光來提高農作物產量的思路。 想知道更多嗎？請閱讀 完整版 或直接閱讀論文   參考文獻： Wenli Wang et. al., 2024. COP1 controls light-dependent chromatin remodeling. PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.2312853121

  圖片作者：ChatGPT 作為光合自營生物，光對植物當然是非常重要的。植物在接受到光之後，就會進行一連串的發育，被稱為「光型態發生」（photomorphogenesis）。 從二十世紀開始，研究人員先是找尋對光線不敏感的突變株，由此找到了光敏素的基因；在二十世紀後期，許多不同的研究團隊紛紛展開了另一個不同的策略來研究植物如何對光進行反應。 他們尋找對光「過度敏感」，甚至於不需要光就能夠呈現「光型態發生」的突變株。這一系列的研究策略，讓研究團隊找到了如DET（de-etiolation）、COP（CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC）等系列基因。 COP1就是在這個過程中被發現的。後續的研究發現，COP1是一種E3泛素連接酶，它在黑暗環境中進入細胞核內，分解一系列促進光形態發生的轉錄因子，如HY5（長下胚軸5號蛋白），從而抑制光形態發生。當植物暴露於光線下時，COP1的活性受到抑制，這允許HY5等轉錄因子累積，活化光反應基因的表現，進而促進植物的光形態發生。 此外，COP1還與其他蛋白質，如SPA（抑制光形態發生蛋白）複合體互動，進一步調節對光線的反應。 VIL1（VIN3-樣蛋白1）在阿拉伯芥中扮演著重要的角色，尤其是在促進Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2)的活性方面，從而參與多個生物過程。VIL1與VIN3一起在冬季低溫誘發的開花抑制過程（即春化反應）中，通過增強包括組蛋白H3離氨酸27三甲基化（H3K27me3）在內的幾種組蛋白修飾，共同抑制FLOWERING LOCUS C (FLC)的表現。不同於僅在長期低溫條件下誘導的VIN3，VIL1的表達並不僅限於低溫期間，暗示著VIL1可能在更廣泛的過程中發揮作用。實際上，VIL1透過其在促進PRC2活性中的角色，參與了多種生物過程，包括在ABA信號途徑中限制ABSCISIC ACID INSENSITIVE 3 (ABI3)和ABSCISIC ACID INSENSITIVE 4 (ABI4)的表達，主導溫暖溫度反應，以及在光形態發生過程中抑制生長促進基因的表現。 先前的研究已經發現VIL1在光形態發生中也有作用，這暗示COP1和VIL1之間可能有直接的互動關係。進一步的，透過遺傳分析發現，vil1突變株能夠部分抑制cop1突變株的

  圖片來源： Nature 在1986年，第一株發光植物--發光的煙草（ Nicotiana tabacum ）問世了。那時候，就聽到有人說，或許有一天，我們可以讓路樹發光，那樣就不需要路燈，可以省下許多電費。 聽起來很棒，不是嗎？ 今天的新聞提到，由 Light Bio公司 製造的「螢火蟲矮牽牛」（Firefly Petunia）即將在美國上市。事實上，美國本土48州已經可以預購了。 從發光煙草到螢火蟲矮牽牛，這條路走了將近40年。 對Light Bio的CEO與共同創辦人Keith Wood來說，這尤其意義非凡，因為他就是當初做出發光煙草的人。 但是，螢火蟲矮牽牛與發光煙草，完全是兩回事。 當初的發光煙草，是植入普通東方螢火蟲（ Photinus pyralis ）的冷光素酶（luciferase）。螢光素酶需要接觸到它的受質「冷光素」（luciferin），將冷光素氧化後才會發出冷光。所以，這樣的發光機制意味著，你要提供它冷光素，才會看到光。如果真想要把它拿來當作路燈，是非常不實用的。 不過，冷光素酶在生物科技上的應用非常廣泛。它被拿來當作所謂的「報告基因」（reporter gene）使用。科學家只要把相關基因的啟動子（promoter）後面接上冷光素酶的基因，就可以定量該啟動子在特定狀況下的表現量。 但是，對於想要看植物在黑暗中自己熠熠發光的人們來說，冷光素酶顯然不是選擇。 後來有從維多利亞多管發光水母（ Aequorea victoria ）中分離出來的綠色螢光蛋白（GFP，green fluorescent protein）。綠色螢光蛋白不需要受質，但是它需要光的刺激：395 nm和475 nm分別是最大和次大的激發波長。所以，要它發光，要額外提供給它395 nm的光波。這也是為什麼，之前曾經引起一波熱潮的螢光魚，需要購買特殊的燈管。 自然界會發出冷光或螢光的，也並不只限於螢火蟲與水母。還有一大群蕈類，也會發出螢光。即將上市的螢火蟲矮牽牛，其實是植入了小皮傘科（Marasmiaceae）的 Neonothopanus nambi 的整條螢光途徑。這個基因需要咖啡酸（caffeic acid）作為受質，不過植物本來就會合成咖啡酸，所以不是什麼大問題。 2023年9月，美國農業部核准了螢火蟲矮牽牛上市。為了要通過審查，Light

      圖片來源：維基百科 雖然植物是自營生物，但是植物的根部卻因為沒有葉綠體，所以不但不能自給自足，反而得靠莖與葉來支持。植物根部作為異營組織，不僅可以消耗掉高達50%的光合作用產物，植物還將大量稀缺養分（如氮和磷）投資於根部組織的維持。根部代謝成本的一大部分歸因於皮層薄壁組織細胞（cortex），這些細胞占根部組織的大部分。 過去的研究發現，較大的皮層細胞能減少根部代謝成本，並在水分和養分供應不佳的條件下，透過降低土壤探索的代謝成本，對植物有益。在玉米中，大皮層細胞直徑與減少根部呼吸（可達將近六成）、增加根系深度（25%）和提高乾旱條件下的產量（將近兩倍）相關。此外，這種特性也與改善硬質土壤的穿透能力相關。研究顯示，大皮層細胞直徑有助於降低根部的代謝成本，促進更深層的土壤探索，從而在乾旱壓力和低土壤肥力條件下提高植物的適應能力和產量。 但是，到底為什麼較大的皮層細胞可以降低代謝速率呢？ 為了解開這個謎題，美國賓州的研究團隊進行了一個有趣的研究。首先，他們探討了在一般狀況下根部皮層細胞的大小，然後進一步分析這些細胞的大小如何影響根部的代謝成本和植物在不同環境壓力下的表現。 研究團隊進行了對玉米和小麥在不同基因型之間皮層細胞直徑和長度的自然變異分析。在這三個群體中，皮層細胞直徑大致呈高斯分佈，並在WiDiv小組和小麥Watkins收藏中稍微向右偏斜。在IBM RIL群體中，皮層細胞直徑的變異範圍從25.1微米到63.9微米，中位數直徑為40.3微米。在WiDiv多樣性小組中，皮層細胞直徑的變異範圍從19.4微米到50.2微米，中位數為29.2微米。在小麥Watkins收藏中，皮層細胞直徑的變異範圍從15.3微米到33.1微米，中位數為24.5微米。 這些數據顯示，在一般狀況下，根部的皮層細胞大小在不同的基因型之間存在顯著的自然變異，且這種變異遵循一定的統計分佈。這些觀察結果為進一步研究皮層細胞大小對根部代謝成本和植物適應性能影響提供了基礎。 接著，研究團隊透過一系列實驗和模型模擬來測量和證明細胞大小對於根部代謝速率的影響。首先，他們利用了特定的同質線（isophenic lines），這些線是從IBM (intermated B73 × Mo17)重組自交系（RILs）中選擇出來，具有不同皮層細胞直徑和長度的玉米基因型。這些基因型在溫室條件下生長，

  圖片來源：維基百科 隨著全球暖化，許多作物的產量都受到了影響。在主要糧食作物中，發源於安地斯山高地的馬鈴薯可能是影響最大的了！根據一項模擬預測，與目前的產量相比，到了 2050 年，印度 11 月中旬種植的馬鈴薯作物的產量可能會降低約 11％。同樣地，在中國半乾燥的地區，暖化實驗顯示，溫度上升可能導致馬鈴薯產量下降，當溫度上升 1.0-2.0°C 時下降 12.9-13.4%[1]。這些發現意味著，全球暖化可能會對馬鈴薯作物的生長和產量產生不利影響。 最近的一個研究[2]，可能提供了一部分的解決方案。 研究團隊發現，當他們提供馬鈴薯不同劑量的氮肥時，低氮肥（25與125 mg/L）反而可以讓馬鈴薯在第28天時形成了小型的塊莖，而使用較高氮肥（250與500 mg/L）的植株則只有莖蘇（stolons）而沒有塊莖。 當研究團隊使用高溫條件（白天攝氏30度、晚上攝氏28度）時，這些馬鈴薯形成塊莖的時間，相比於控制條件（攝氏21度和攝氏19度）就延遲了。這個現象，在高氮肥時更加惡化。所以，在全球暖化的狀況下，若想多用氮肥來提升馬鈴薯的產量，只會有揠苗助長的反效果。 那要怎樣才能提升馬鈴薯的產量呢？研究團隊發現，如果高量表現 SP6A 這個基因，就可以抵銷因為高溫所帶來的問題。在高溫條件下，經過基因改造以高量表現 SP6A 基因的馬鈴薯植物（ SP6A-OE 植物），即使在添加250或500 mg/L的條件下，其產量也與在正常控制條件下生長的野生型植物相當。這一發現顯示， SP6A 基因的高量表現可以有效地提高馬鈴薯對高溫壓力的耐受性，並且即使在高氮肥條件下也能維持良好的產量表現。 SP6A 是 self-pruning 6A 的簡稱，早期被發現與FT基因相關[3]，但後來發現與塊莖形成有關。其功能包括促進匍匐莖（stolons）向厚實的塊莖的發展，從而增加塊莖數量和產量；促進碳源向地下的塊莖等器官的分配，提高地下器官的碳源強度；調節碳源的分配，使得植物更有效地將碳源分配到發育中的塊莖；參與調控塊莖形成的激活過程，從而增加地下器官的強度。總而言之， SP6A 是馬鈴薯塊莖形成和生長的重要調節因子，有助於提高產量並促進地下器官的發育。 所以，這篇論文發現，雖然 SP6A 並非熱休克基因的一員，但是高量表現 SP6A 基因，就可以抵銷高溫對馬鈴薯的不利影響。

  圖片來源：Nature Communication 在我們周圍的自然界中，有一種看不見的光叫做短波紫外線（UV-B），它就像是太陽送給地球的一份禮物，但這份禮物並不全是好處。對於植物來說，短波紫外線既有害又有益。想像一下，如果你在炎熱的夏天長時間暴露在太陽下，你的皮膚可能會曬傷，植物也會遇到類似的問題。為了保護自己不受短波紫外線的傷害，植物進化出了一種特殊的能力，它們有一種特殊的感應器叫做UVR8，可以感知短波紫外線的存在。 你可以把UVR8想像成植物體內的一位守門員，當短波紫外線到來時，守門員UVR8就會立刻察覺到，然後通知植物的身體做出反應（合成類黃酮）來保護自己。在平時，這個守門員是成對出現的，就像是兩個好朋友手牽手站在一起。但是當短波紫外線來襲時，這對好朋友就會分開，各自去完成它們的任務。 分開後的UVR8守門員會跑到植物的「指揮中心」——細胞核，去和其他的工作人員（蛋白質）合作，告訴植物的身體要怎麼做來抵抗短波紫外線的傷害。這個過程涉及很多複雜的步驟，就像是開啟了一連串的開關，最終促使植物產生一種特殊的化學物質——類黃酮，來吸收短波紫外線，保護植物不受傷害。 科學家為了更好地理解UVR8守門員是如何工作的，進行了許多實驗。他們用短波紫外線照射植物，觀察UVR8如何反應；用特殊的技術改變UVR8的一部分，看看這會如何影響它的工作；還研究了UVR8和其他工作人員（蛋白質）之間是如何合作的。這些實驗幫助科學家們揭示了UVR8保護植物免受短波紫外線傷害的精妙機制。 其中一個有趣的發現是，當UVR8感知到短波紫外線的時候，它會在自己的第402個胺基酸發生磷酸化，這個變化讓UVR8能夠更好地和其他工作人員合作，強化植物的防禦系統。這就像是守門員換上了一套更合適的裝備，使他能夠更有效地完成任務。 這項研究不僅讓我們對植物如何保護自己免受短波紫外線傷害有了更深的理解，還顯示了植物體內發生的這些過程如何影響我們食用的農作物。類黃酮不僅能保護植物，還是對人體有益的營養成分，這意味著通過理解並利用這些過程，我們可以培育出更健康、更有營養的作物。 最後，這項研究還和其他幾種植物感應光的方式有所連結。就像植物用不同的感光器來感應不同類型的光（比如紅光、藍光）一樣，UVR8也是植物用來感應和反應於短波紫外線的一種方式。這讓我們更加欣賞到自然界的奇妙和植物生命力的堅韌

圖片來源：Nature Communication   光並不是對植物全然有益無害的，UV-B輻射（UV-B）對植物就是害處多於益處。因此，植物也有可以感受UV-B輻射的光受器，稱為UVR8。 過去的研究發現，UVR8蛋白在無UV-B輻射時以雙聚體形式存在。當UV-B輻射被UVR-8的色胺酸吸收後，促使UVR8雙聚體解離，形成單體，啟動信息傳導。UVR8的一小部分在UV-B照射後迅速累積於細胞核中，透過與其他蛋白質的互動調節基因表現。這些互動與UVR8 C端的27個胺基酸區域有關。UVR8單體與E3泛素連接酶成員COP1和SPA蛋白結合，穩定了HY5轉錄因子，調控多個基因的轉錄，進而調控UVR8主導的反應。此外，UVR8還與多個轉錄因子互動，影響它們與目標基因啟動子的結合，對UV-B反應進行正向調控，最後導致類黃酮分子的合成，來保護植物免於受到UV-B輻射的傷害。 為了進一步瞭解UVR8，研究團隊進行了幾項關鍵實驗來研究UVR8的功能和調控機制。首先，透過紫外線B (UV-B) 照射實驗來觀察UVR8在植物中的活性變化。其次，利用點突變技術，特別是在Serine 402位點上，來研究磷酸化如何影響UVR8的功能。再來，透過與RUP蛋白結合的實驗來了解UVR8如何被負面調控。最後，通過測量類黃酮合成來探索UVR8對植物抵抗UV-B輻射能力的影響。這些實驗共同揭示了UVR8如何在植物對UV-B輻射的反應中扮演關鍵角色。 研究團隊發現，UV-B 刺激會促使 UVR8 在 Serine 402 位置進行磷酸化，並進一步探討這種磷酸化對 UVR8 與其他蛋白質的結合和活性的影響。透過表達GFP-UVR8的阿拉伯芥幼苗進行放射性同位素標記，研究團隊觀察到GFP-UVR8的磷酸化在UV-B照射下增加。同時，因為控制組中只表現GFP的幼苗未觀察到標記，顯示這種磷酸化是專屬於UVR8的。 接著，研究團隊以質譜分析識別出 UVR8 的主要磷酸化位點在Serine 402 (S402)。進一步的分析發現，磷酸化的 S402 會影響 UVR8 與其他蛋白質的結合，特別是 RUP 蛋白質 。RUP 蛋白質是 UVR8 的負調控因子，可以促進 UVR8 單體的重聚，限制 UVR8 的活性。 研究團隊透過比較表現非磷酸化突變體GFP-UVR8S402A和模擬磷酸化突變體GFP-UVR

  圖片來源： 維基百科 氮氧化物（NO x ），包括二氧化氮（NO 2 ）和一氧化氮（NO），是空氣污染的主要來源之一，它們主要來自於車輛排放、工業活動、發電廠和家庭取暖系統。NO x 在大氣中與其他化合物反應會生成臭氧（O 3 ）和細懸浮粒子（PM2.5），這些污染物對人類健康和環境都有重大影響。在城市和工業化地區，NO x 的污染尤其嚴重，不僅對人類健康構成威脅，還能對生態系統，包括植物-授粉者互動產生負面影響。 氮氧化物對環境的影響包括酸雨形成、水體優養化、土壤酸化以及生物多樣性的減少。此外，NO x 在降低空氣品質方面扮演著關鍵角色，對於促進城市霧霾和臭氧層破壞有直接作用。 以動物為授粉媒介的植物有非常多種。為了完成傳宗接代，這些植物可說是費盡心機：有些散放香氣、有些模擬昆蟲。而散放香氣的植物，許多是合成萜類（terpene）。 由於萜類會被氮氧化物氧化，這使得科學家們想到：從工業革命開始後大氣中就有愈來愈多的氮氧化物，會不會對昆蟲的嗅覺造成什麼影響呢？ 因為氮氧化物（NO x ）主要在夜間積聚於大氣中，而這種情況對於夜間活動的授粉者，如蛾，影響更為顯著。於是科學家們以一種夜間開花的 Oenothera pallida 與它的授粉者 Hyles lineata （一種蛾）為模型，進行了許多研究。 首先，研究團隊對花香進行不同氧化處理，包括未處理花香、經NO 3 降解的花香、不散發花香的人造花等。另外，他們也觀察訪花率和結果果實數量的變化，以評估氧化花香對授粉者訪問行為和植物果實結實的影響。 實驗結果顯示，未處理花香和真實花朵的訪問率沒有顯著差異，而經NO 3 氧化處理的花香訪問率顯著低於未處理花香，且與清潔空氣對照組無顯著差異。未處理的花朵每晚被夜間蛾訪問約兩次，而經氧化處理的花香訪問率下降至每晚0.57次，訪問率下降了70％，這導致了果實結實量的減少。 這些結果意味著，氧化花香對授粉者的訪問行為和植物果實結實有顯著影響，進一步強調了氮氧化物對生態系統中植物-授粉者互動的重要性。 接著，研究團隊進行了花香敏感度的實驗，包括使用合成花香模擬氧化過程，並透過化學方程式和實驗設置來研究NO 3 對花香的分解過程和影響。 研究團隊發現蛾對花香中的單萜烯等化合物具有敏感度，特別對cis-b-ocimene和b-pinene等單萜烯敏感。蛾對經NO

  藍莓。圖片來源： 維基百科 植物的果實在成熟時各有不同的色彩，蘋果的紅、橘子的橙、葡萄的紫、藍莓的藍，各擅勝場，再加上水果散放的香氣，有時不用吃，光是擺著就讓人心曠神怡。但是藍莓的藍色，卻不是來自於它的色素喔！科學家做過實驗，試著萃取藍莓的色素，卻發現它的色素是暗紅色的。 為了解開水果的色彩之謎，科學家找了另一種俗稱「奧勒岡葡萄」的 Mahonia aquifolium 。他們把俄勒岡葡萄果實快速浸入氯仿中來提取表皮（epicuticular）層的蠟質，然後透過熱蒸發和真空下沉積到非彩色的黑卡片上，這樣做是為了使蠟質自組裝形成類似自然發生在果實表面的奈米結構，從而重現其藍色色澤。 結果藍色果然出現了！接著科學家觀察了包括黑布朗（歐洲李Damson， P. domestica ）、黑刺李（Sloe， Prunus spinosa ）、維多利亞李（Victoria plum， P. domestica ssp. Intermedia ）、漢堡葡萄（ Vitis vinifera "Hamburg"）、歐洲越橘（Bilberry， Vaccinium myrtillus ）以及羅西奧品種藍莓（ V. corymbosum "Rocio"）等水果，還有裝飾性植物如 紅花茶藨子（ Ribes sanguineum Pursh）、達爾文小檗（ Berberis darwinii ）、西部杜松（ Juniperus occidentalis ）、維吉尼亞杜松（ Juniperus virginiana ）與韓國冷杉（ Abies koreana ），發現它們的表皮蠟質都有類似的結構。 所以，這些植物的果實，並不是藍色的，而是因為表皮蠟質結晶後隨機排列的非球形顆粒與光的互動，折射了藍色與紫外光。 這個發現，讓我們知道，並不是只有色素才能製造色彩；當然，這些水果的表面蠟質，或許也可以用來作為果蠟，讓我們的水果能有更多彩多姿的顏色。 參考文獻： Rox Middleton et al. ,Self-assembled, disordered structural color from fruit wax bloom. Sci. Adv. 10,eadk4219(2024). DOI:10.1126/sciadv.adk42

  質體家族。圖片來源： 維基百科 大家都知道植物是如何進行光合作用的嗎？這背後其實有一個很酷的秘密：葉綠體。葉綠體是植物細胞裡的一種特殊結構，它們可以幫助植物製造食物。但葉綠體不是孤單單地工作，它們有自己的DNA，就像我們人類有自己的遺傳信息一樣。這讓葉綠體有能力自己複製，就像小小的工廠一樣獨立運作。 葉綠體是從我們的媽媽那裡繼承來的，這意味著它們的DNA也是從媽媽那裡來的。這種繼承方式讓科學家們非常好奇：為什麼是媽媽不是爸爸？原來，在植物的世界裡，葉綠體和它們的DNA大多是通過母親傳給下一代的。 不過，有時候事情會有點不按常理出牌。科學家發現，在某些特殊情況下，葉綠體的DNA也可以來自爸爸。一種情況是當植物處於很冷的環境時，另一種情況是當植物缺少一個叫做 dpd1 的重要成分。 dpd1 是一種特殊的蛋白質，它負責幫助植物在花粉成熟時分解不需要的DNA。當 dpd1 不在的時候，植物就可能會保留來自爸爸的葉綠體DNA。這是不是很神奇？ 科學家還發現，如果在低溫下植物同時缺少 dpd1 ，來自爸爸的葉綠體DNA被保留下來的機率會提高10倍。這顯示低溫和 dpd1 的缺失有一種特殊的合作效果，讓爸爸的葉綠體有機會被傳給下一代。 這些發現讓我們對植物的遺傳有了新的認識。它們不僅僅是靠光合作用生存，還有著自己複雜的遺傳世界。從媽媽那裡繼承葉綠體的傳統，到在特殊情況下也能從爸爸那裡繼承，這一切都顯示了自然界的多樣性和複雜性。 想瞭解更多嗎？可以去看 完整版 或直接閱讀論文 參考文獻： Matsushima R, Tang LY, Zhang L, Yamada H, Twell D, Sakamoto W. A conserved, Mg²+-dependent exonuclease degrades organelle DNA during Arabidopsis pollen development. Plant Cell. 2011 Apr;23(4):1608-24. doi: 10.1105/tpc.111.084012. Epub 2011 Apr 26. PMID: 21521697; PMCID: PMC3101548. Chung KP, Gonzalez-Duran E, Ruf S, Endries P, Bock R. Cont

  質體家族。圖片來源： 維基百科 聽過質體（plastid，也稱為色素體）嗎？質體是植物裡面的「半自律胞器」（semi-autonomous organelle）」的一種，其中最有名的就是葉綠體（chloroplast）了。但是，除了葉綠體，還有有色體（chromoplast）與白色體（leukoplast）這些可以互相轉換的胞器。 質體有自己的基因，會自行複製，所以被稱為「半自律胞器」。另一個「半自律胞器」是動植物皆有的粒線體（mitochondria）。 粒線體是母系遺傳，我想這個應該不需要再多說了；但是葉綠體（質體）呢？ 葉綠體通常是母系遺傳的，因為在大多數植物中，精細胞（來自父親）在受精過程中只提供DNA（精核），而不提供胞器如質體或粒線體。另一方面，卵細胞（來自母親）提供了完整的細胞質，包括胞器。因此，質體和它們的DNA大多來自母親，導致了母系遺傳的現象。 不知道大家有沒有注意到，上面用了「通常」兩個字。意思就是有例外。什麼樣的狀況下例外呢？ 目前所知有兩個狀況。第一個狀況是，攝氏十度的低溫。 研究發現，攝氏10度的處理，會有0.16%的胚胎中出現父系的質體。但是為什麼低溫就會讓部分的胚胎有來自父系的質體，目前並不清楚。 第二個狀況是，缺少 dpd1 。 dpd1 是 defective in pollen organelle DNA degradation1 的簡稱，因為當初觀察到，被子植物的花粉成熟過程中，胞器的DNA會被分解；於是就有研究團隊想看看這個過程與什麼基因有關。他們從突變株中尋找花粉的胞器DNA不會減少的突變株，並將這些突變株命名為「 dpd 」。 dpd1 就這樣被分離出來，它是一個外切核酸酶（exonuclease），負責分解質體的DNA。花粉成熟時，胞器會被排除，而 dpd1 是負責把剩下的胞器DNA給分解掉。可能是因為這樣，所以研究團隊發現缺少 dpd1 的突變株，質體出現父系遺傳的機率增加為0.16%-0.25%。 如果把 dpd1 突變株拿去用攝氏10度的低溫處理呢？研究團隊的確也是這麼做了，結果質體出現父系遺傳的機率增加了大約10倍，介於2.18%-3.16%之間。 為什麼會發生這樣的事呢？論文中並未提出可能的機制，但是這兩件事合併居然有這樣的效果，顯示了低溫走的途徑應該與 dpd1 不同，所以兩者合

 樹木（例如瓦蒂薩屬 Wattieza/Eospermatopteris ）首次出現在中泥盆紀，約於3.93億至3.83億年前。然而，現代的木本樹木，以古蕨屬（ Archaeopteris ）為代表，直到大約1000萬年後才出現。 最近在加拿大新不倫瑞克省發現了一些早期石炭紀時期的樹木化石，這些樹木化石展現出獨特的三維樹形結構。 多獨特呢？我覺得筆筒樹跟猴麵包樹已經算特別了，而這種樹真的長得很卡通。   圖片來源： Current Biology 這些樹木化石的發現提供了對當時森林生態系統和陸地植物演化的新見解，並顯示了早期植物在不同生態環境中的生長形態和適應能力。 這些樹為什麼會被保存下來，應該是因為地震。參考了周圍的地貌資料後研究團隊推論，當時可能是發生了一場大地震，這些樹通通都倒下來，埋在裂谷湖中，然後這些樹木與附著的複葉葉片被保存下來，向我們展示了樹木的獨特生長結構和形態。 參考文獻： Gastaldo et al., Enigmatic fossil plants with three-dimensional, arborescent-growth architecture from the earliest Carboniferous of New Brunswick, Canada, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.01.011

  圖片來源： 維基百科 對很多人來說，大概很難想像青椒、紅椒、黃椒跟辣椒是一家人。但是他們真的都是「一年生辣椒」或者說「普通辣椒」（ Capsicum annuum ）的家族成員。辣椒家族成員的辣度相差極大，在這個家族裡可以從完全不辣的青椒紅椒到辣度為五萬到十萬、生長在美墨邊界索諾拉沙漠、貴比黃金的野生奇特品辣椒（Chiltepin， C. annuum var. glabriusculum ）。不管辣不辣，普通辣椒都是很重要的農作物。 紅椒在衣索比亞的巴希爾達爾地區是很重要的農作物。當地在收穫後會把紅椒曬乾。曬乾收藏本來就是一種傳統的儲藏作法，將農作物的水含量降低，可以抑制細菌、黴菌增生，延長農作物的保存期限。在古代沒有冰箱，曬乾、醃製與發酵是很常見的保存食物手段；在現代，曬乾改變了食物的口感，可以為食物增加多樣性。 在當地，曬乾紅椒過去常使用類似「溫室」的方法，將紅椒放在有紗網的空間裡曬乾。整個過程約需要九天，但是盛產期時難免會有場地不足的問題，如果能夠縮短乾燥所需的時間，當然一來可以免於農作物在田裡或倉庫裡腐爛的遺憾，二來可以讓農作物的品質更穩定。 但是如果要用烘箱乾燥，一方面烘箱所費不貲、另一方面烘箱要消耗大量電力。如何能兼顧成本與品質，也是一個很重要的課題。 最近衣索比亞的研究團隊，開發了一種雙通道太陽能空氣加熱器結合鋁罐用於紅椒乾燥。他們發現，雙通道太陽能空氣加熱器可以把乾燥室溫度提升到30.9至54°C，而環境溫度在22.6至28.2°C之間。 根據這份論文的實驗結果，使用雙通道太陽能空氣加熱器結合鋁罐的混合模式太陽溫室乾燥系統的乾燥效率達到了46%。相比之下，使用開放式太陽乾燥系統的乾燥效率僅達到了28%。因此，使用雙通道太陽能空氣加熱器結合鋁罐可以顯著提高紅辣椒的乾燥效率。 根據論文的實驗結果，使用混合模式太陽溫室乾燥系統可以在5天內完成紅辣椒的乾燥，而使用開放式太陽乾燥系統需要9天。因此，使用混合模式太陽溫室乾燥系統可以提前4天完成紅辣椒的乾燥。 所以，使用這個乾燥器，可以善用太陽能來縮短乾燥農作物所需時間，又不會將加工成本大幅度提高，真的是很棒的發明喔！ 參考文獻： Admass, Z., Salau, A.O., Mhari, B. et al. Red pepper drying with a double pass

  羽葉石南香。圖片來源： 維基百科 人類種植作物，當然是提供給自己使用，而不是給其他生物使用的。因此我們有了農藥來防止蟲害、病害，但是昆蟲之外的其他動物取食卻比較難防止。因為牠們體型較大，所以要用農藥來防止也相對困難得多。另外是，即使是對昆蟲，有時因為宗教或理念，我們也並不那麼想要趕盡殺絕。 當然，我們可以用忌避劑，忌避劑（repellent）是用於農業和園藝中，用以防止動物和昆蟲對植物的取食或損害的藥劑。它們通常能夠發出強烈氣味或具有不好的味道，以驅趕特定害蟲或動物的化學物質。它們不傷害動物，只是讓它們遠離作物。忌避劑可以是自然來源的，也可以是合成的，並且它們的使用需要考慮到環境影響和對目標以外生物的影響。 傳統的忌避劑通常包括自然物質，如辛辣植物油（例如辣椒油）、強烈氣味的物質（如大蒜油或魚油），以及某些商業化學品。這些物質利用害蟲或動物的嗅覺或味覺敏感性，以避免它們接近或取食作物。 商業化學忌避劑通常效果都很好，但是對環境或多或少會造成負擔。最近有一個研究，想要利用小袋鼠（wallabies）不喜歡的氣味來防止牠們吃灰桉（ E. punctata ）。 研究團隊發現，小袋鼠不喜歡一種芸香科植物羽葉石南香（ Boronia pinnata ）的味道。當然，我們可以在灰桉旁邊種羽葉石南香，但是這麼一來羽葉石南香有可能會搶走灰桉的水分與養分，如果長得比灰桉快，更可能會搶走灰桉的陽光。 所以研究團隊想，如果可以開發羽葉石南香的忌避劑，那樣就不用擔心小袋鼠，也不需要種植羽葉石南香在灰桉旁邊了。 但是，萬一小袋鼠不喜歡羽葉石南香只是都市傳說怎麼辦？所以研究團隊設計了一系列的實驗。 研究團隊做了三種人工氣味：虛擬鄰居：信息性、非信息性和翻轉比例。 信息性虛擬鄰居當然就是含有羽葉石南香關鍵氣味，而且比例是正確的。 非信息性虛擬鄰居則是由七種新的揮發性有機化合物（VOCs）組成，這些化合物在羽葉石南香中被檢測到，但未達到研究者設定的可靠性閾值。換句話說，這些化合物對小袋鼠應該是沒用的。 翻轉比例虛擬鄰居則是將信息性虛擬鄰居中的信息性VOCs的相對量進行反轉。這個處理旨在測試信息性VOCs的相對量對保護效果的影響，而不僅僅是它們的存在與否。 另外，還有程序控制虛擬鄰居就是空的虛擬鄰居氣味分配器。這個處理旨在確保任何草食動物啃食效應不是由於氣味分配器本身的

  圖片作者：ChatGPT 當我從美國回到台灣時，我感受到了氣候的巨大差異。在美國，我住在加州，那裡的相對濕度大約在60-70%之間。但是回到台灣，我發現這裡的濕度通常高達80-90%。這讓我覺得非常熱，即使是在冬天，我也會選擇穿短袖。很快，我就在朋友中獲得了"不怕冷"的聲譽。 這讓我想起植物也面臨著相似的挑戰。但不同於人類，植物不能簡單地脫掉衣服來應對炎熱的天氣。它們必須採取其他方法來適應不斷變化的環境。特別是在高濕度的條件下，植物會進行一系列的變化來適應。比如，它們會調節氣孔的開合來控制水分的蒸發，並改變葉片表面的特性來減少水分的流失。 近期的科學研究揭示了一個令人驚訝的發現：這些適應性變化可能是由一種叫做乙烯的氣體激素控制的。乙烯在植物的成長和發育中起著至關重要的作用，特別是在它們回應環境壓力時。乙烯的作用與其他植物激素，如離層酸，有著微妙的相互作用，它們共同調節著植物的反應。 為了深入瞭解這個過程，科學家進行了一系列的實驗。他們首先觀察了不同濕度條件下植物體內乙烯合成酵素的活性變化。這些酵素是乙烯合成的關鍵，它們的活性增加意味著植物在生產更多的乙烯。結果證實了這一點，在高濕度條件下，植物不僅合成了更多的乙烯，而且這些乙烯的增加幫助植物調整自己以更好地適應環境。 科學家還研究了高濕度如何影響植物細胞內部的蛋白質。他們發現，在高濕度下，一些蛋白質的含量和活性有所增加，這些蛋白質與植物的生存和健康息息相關。這表明，植物在面對高濕度的壓力時，會動員一整套蛋白質來保護自己。 除此之外，植物的基因表現也會受到濕度的影響。研究發現，高濕度會引起許多基因表現量的改變，這些基因控制著植物的生長、發育和對環境的反應。這些變化反映了植物內部在高濕度條件下發生的調整。 綜合這些研究結果，我們可以看到，乙烯和植物細胞內的蛋白質在高濕度條件下共同作用，調節植物的生理反應。這個過程是植物適應環境變化的關鍵，幫助它們在困難的條件下生存和繁衍。 然而，高濕度對植物來說並非全然有利。它同時也帶來了一些挑戰，比如減少蒸散作用，這可能會降低植物的冷卻效果，並影響其營養吸收。此外，高濕度還可能增加植物葉片疾病的風險，因為溼潤的環境有利於病原體的生長。因此，植物必須不斷地調整自己以應對這些挑戰。 總之，植物在高濕度環境中的生存是一個複雜的過程，涉及到了多種生理和

  圖片作者：ChatGPT 我在美國9年，後面的幾年住在相對濕度60-70%的加州。習慣了低濕度以後，回台灣的80%-90%相對濕度的環境，我總覺得熱。於是，我在冬天也穿短袖，很快就得了「不怕冷」的名聲。 人可以穿短袖，但是植物可沒辦法穿短袖。在高濕度時，植物會進行一系列的適應性變化，包括改變氣孔導度和角質層透性等等。 最近的研究發現，這些變化可能受到乙烯（ethylene）的調控。研究團隊發現乙烯在高濕度的早期反應中扮演著重要角色，並且與植物對高濕度的適應性變化密切相關。乙烯的作用可能與其他植物激素如離層酸等相對立，並且可能在高濕度反應中起到拮抗作用。 研究團隊進行了一系列的實驗，以研究乙烯如何調節植物對空氣濕度的反應。 1. 透過不同濕度處理下，對野生種植株中八個功能性ACS基因的表現量進行定量PCR分析，並測量不同濕度處理後2小時的乙烯量。 研究團隊透過定量PCR分析了野生種植株中八個功能性ACS基因（合成乙烯的關鍵酵素）的表現量，並測量了不同濕度處理後2小時的乙烯量。結果顯示，在高濕度處理下，這些ACS基因的表現量上升，並且乙烯量也隨之增加。這顯示高濕度條件下，植物對乙烯的合成和累積有所增加，進一步說明了乙烯信號在調節植物對空氣濕度反應中的作用。 2. 研究高濕度處理對膜蛋白和磷酸化蛋白的影響。 研究團隊觀察到高濕度處理對膜蛋白和磷酸化蛋白有不同的影響。高濕度處理會導致膜蛋白的表現量和磷酸化程度的增加，特別是與細胞壁生合成和細胞膜運輸相關的蛋白質。此外，高濕度處理還會導致一些磷酸化蛋白的表現量和磷酸化程度的下降，這些蛋白質與離子通道、細胞壁生合成和蛋白質合成等過程有關。這些結果顯示，高濕度處理對膜蛋白和磷酸化蛋白的調節可能是植物對空氣濕度變化做出反應的重要機制之一。 3. 研究高濕度處理對基因表達的影響。 研究團隊觀察到高濕度處理對基因表現有廣泛的影響。高濕度處理導致了大量基因的表現量的改變，其中一些基因的表現量在0.5小時內就發生了明顯的變化。進一步的分析顯示，高濕度處理對許多生物學過程和分子功能的基因調節都有影響，包括細胞壁生合成、離子通道、蛋白質合成、激素代謝和訊息傳遞等。這些結果顯示，高濕度處理對基因表達的調節是植物對空氣濕度變化做出反應的重要機制之一。 研究團隊分析了高濕度處理後野生種植株中的基因表現變化。他們選擇了高濕度處

圖片來源：維基百科   理解生態系統如何對環境變化做出反應是重要的，因為從過去的經驗得知，我們對生態的理解往往不夠全面。從「食物鏈」到「食物網」，我們逐漸理解生態系統的複雜，但仍然遠遠不夠。 透過瞭解哪些因素促進或妨礙生物多樣性的持續，我們可以更好地保護生態系統並制定有效的保育策略。透過研究，我們能夠理解生物群落的穩定性與它們結構特性之間的關係，從而更全面地理解生物多樣性的維持機制。 最近的研究探討了實驗性植物-授粉者社群中物種的時間持續性與互動網絡結構之間的關聯。研究團隊開發了一個基於結構主義的模型，透過對12個獨立社群進行六年的高解析度研究，確認了那些在實地擁有更持續性的授粉者物種，理論上能夠承受更廣泛的環境變化。 他們發現，植物-授粉者互動網絡的結構對物種的時間持久性有重要影響。網絡中物種的連接方式（例如，專家與通才物種的比例）和網絡的整體結構（例如，是否形成巢狀結構）決定了物種對環境變化的抵抗力。網絡結構穩定且多樣化的社區能夠更好地維持物種的時間持久性，因為它們提供了更多的緩衝和適應環境變化的機會。 舉例來說，如果一個社群中有許多專家授粉者（只對特定植物授粉，如某些蜂鳥），以及能夠適應多種植物的通才授粉者（可以授粉給多種不同植物的授粉者，如蜜蜂），這種多樣性可以在某些植物或授粉者因環境變化而減少時提供緩衝。此外，如果授粉者與植物之間的互動形成了巢狀結構，即不同物種之間存在重疊的授粉關係，這樣的網絡更能抵抗物種單一消失對整體社群的衝擊。 更持續性的授粉者物種，通常是那些能夠適應多樣環境條件和食物來源的物種。這些物種在其所在的生態系統中扮演著關鍵角色，因為它們的存在增加了整個系統的穩定性和抵抗力，使其更能夠應對環境變化和擾動。 如果一個社群中主要是專家授粉者，則該社群對特定植物和環境條件高度專化。這可能導致該社群對環境變化特別敏感，因為專家授粉者和其對應植物之間的相互依賴關係極為緊密。如果這些特定植物因環境變化而減少或消失，專家授粉者可能無法適應其他植物，導致整個社群的穩定性受到威脅。 具體哪些物種屬於持續性物種，則需要依據各個研究地點的具體情況和數據來分析。例如，一些野生蜜蜂物種因其能夠授粉給多種植物而在許多生態系統中顯示出較高的持續性。它們能夠適應不同的環境條件和食物來源，使生態系統在面對環境變化時更具有彈性。 研究團隊發現，持續性社群不一

  剛長出來的蘆筍。圖片來源： 維基百科 天門冬屬（ Asparagus ）下面有大約三百種，分布的範圍從非洲到歐、亞大陸都有。天門冬屬中最有名的當然就是蘆筍（ Asparagus officinalis ），是高級的食材。根據維基百科的記載，蘆筍通常是雌雄異株，但有時會有雌雄同株，果實對人類有毒。 埃及在公元前3000年就已經在食用蘆筍，據說奧古斯都皇帝為了準備伊比鳩魯盛宴，創造了「蘆筍艦隊」來快速運送它；也另有一說提到奧古斯都皇帝曾命令軍隊去找野生蘆筍[1]。現存最古老的食譜書，Apicius's 1st century AD De re coquinaria, Book III，裡面也有蘆筍的食譜。 最近的研究[2]探討了天門冬屬中雌雄異株（dioecy）的演化起源。研究團隊使用了色素體（plastid）基因體序列和化石時間校正來分析雌雄異株在天門冬屬中的年代和起源。結果顯示，雌雄異株在天門冬屬中可能起源於大約278萬到378萬年前，可能與非洲北部的古氣候震盪有關。研究團隊也討論了天門冬屬的物種多樣性和地理分布，以及這些特徵與雌雄異株起源的關聯。 在論文中使用的215種天門冬屬物種中，58種（約26.98%）被鑑定為雌雄異株且具有雌雄分花，142種（66.05%）為雌雄同花的雌雄同株，還有15種（6.97%）其性別系統和花的類型未知。 在58種雌雄異株的天門冬屬物種中，29種原生於中國，其中13種分布範圍更廣，從東歐延伸到印度、西伯利亞和東亞。其中7種在東亞出現，兩種為日本特有種（ Asparagus kiusianus Makino 與 Asparagus pygmaeus Makino）。7種延伸至印度，但都不是特有種。其餘的雌雄異株物種分布在西亞、中亞和歐洲。某些物種在地中海盆地和其他地區有特定分布，展現了天門冬屬物種的多樣性和複雜的地理分布模式。 大部分（78% ，142種中的111種）雌雄同株種原生於撒哈拉以南的非洲地區，而雌雄異株種主要分布於地中海盆地、歐亞大陸和北非。雌雄同株和雌雄異株種的分布在地理上有所不同，但在地中海盆地周邊地區有重疊（22%，31種）。中國是雌雄異株種的多樣性中心，50%的雌雄異株種源自於此地；而雌雄同株種則以南非為多樣性中心，57%的雌雄同株種發源於此。 或許可以這麼假設：天門冬屬植物源自於非洲（

  圖片作者：ChatGPT 從希臘時代，人們就對於植物會朝著光源的方向生長感到好奇。所以達爾文與他的兒子做了一系列的實驗來研究植物為什麼會有趨光性（phototropism）當然一點也不奇怪。 達爾文父子的研究，開啟了生長素（auxin）的發現以及向光素（phototropin）的發現。向光素是一個藍光受器，可以在感應到單側藍光時啟動植物的趨光反應。只是，到底向光素怎麼看到光呢？它看到的是什麼樣的光？ 最近的一個研究發現，植物的光受器看到的，其實是折射光（refraction）。原來，植物的細胞壁空間，並不是完全充滿水的，也有空氣在裡面。當光線通過細胞壁空間時，會因為空氣與水這兩種不同的介質而發生折射。而植物的光受器們需要這個折射讓它們判別光線。 這個現象是怎麼發現的？要從2016年說起。那時候，瑞士的研究團隊啟動了一輪的突變株篩選，目的是要找尋對感應光有問題的植物，好找出更多與光感應相關的基因。 他們用藍光照射這些突變株，大部分的突變株對藍光的反應都正常，但其中的一株卻看不到光的方向。而且，這株突變株的胚軸竟然是「透明」的！ 他們找到了這棵突變植物的問題基因，是一個運輸蛋白（transporter），稱為 ABCG5 ( ATP-BINDING CASETTE G5 )。進一步的測試發現，這株突變植物（ abcg5 ）沒有感應重力的問題，而且它對不同強度、不同顏色的光的生長抑制反應也正常，只是，它看不到光的方向。 接著，研究團隊用不同強度的1分鐘藍光脈衝照射了白化苗。結果，野生種植物顯示了鐘形的光通量-反應曲線。然而， abcg5 突變株對這個光線信號還是沒有反應。進一步以雙側藍光（一邊比較強）來照射也發現， abcg5 突變株的反應比野生種慢得多。 是不是向光素出了問題呢？研究團隊發現 abcg5 突變株的向光素信息傳導路徑沒有問題，該傳遞的資訊都傳遞出去了。但是很特別的是，生長素的不對稱分布卻沒有出現。 研究團隊注意到 abcg5 突變株的角質層滲透性有問題。可是，另一個角質層有問題的突變株並沒有找不到光的方向的問題。 有趣的是，當研究團隊把 abcg5 突變株的幼苗放在水上，它竟然沉下去了！野生種的幼苗可是會浮上來的！這是否意味著突變株體內的空氣少很多呢？由於過去的研究已經知道，細胞壁的空間裡會有空氣，所以研究團隊就仔細觀察了細胞壁