老葉的植物王國

  圖片來源： 維基百科 氣候變遷造成我們不是鬧水災就是鬧旱災。乾旱的時候，由於高溫和低降水量，水分蒸發速度快於降水補充，導致土壤中的鹽分累積，進而增加土壤pH值，這時候土壤就會偏鹼性。 偏鹼性的土壤會造成植物的產量下降，影響農夫的收成。但是，老天就是不下雨，要怎麼辦呢？雖然可以用自來水灌溉（心疼啊～錢啊～），但是土壤變得偏鹼性的問題還是沒有解決。 最近有研究團隊想到，為何不使用幾丁聚醣呢？ 幾丁聚醣（chitosan）是透過部分去乙醯化甲殼素製得的衍生物，即在甲殼素分子中移除部分乙醯基（-COCH 3 ）。這種改變賦予了幾丁聚醣相較於甲殼素更多的功能性，包括在酸性條件下的水溶性。 過去的研究發現，幾丁聚醣能夠促進植物生長，增強植物對病害的抵抗力。它可以作為植物生長刺激劑，提高作物產量和品質。幾丁聚醣具有抗菌和抗真菌特性，可以用作植物保護劑，防治多種農業害蟲和病原體。幾丁聚醣還能夠改善土壤結構，增加土壤中有益微生物的活性，從而提高土壤的肥力和作物的生長條件。 而且，幾丁聚醣是一種天然的多醣類，對人體和環境友好，可以被自然界中的微生物分解，不會對環境造成長期污染。相比於許多化學合成產品，幾丁聚醣是非毒性的，對人和動物安全，適合作為環保型農藥和肥料的成分。 因此，研究團隊就使用了500毫克/升（mg/L）的幾丁聚醣來對花生（ Arachis hypogaea ）進行葉面噴灑。會選擇花生來測試是因為，花生的耐旱性較高，能夠在各種壓力環境中茁壯成長。在乾旱或鹼性環境下，花生有潛力可以改善土壤大量營養素。作為一種豆科植物，花生透過與包括根瘤菌在內的微生物的共生關係，對氮的同化具有獨特的效果，這些微生物固定大氣中的氮，使其能夠被根部吸收。此外，過去的研究發現，在乾旱鹼性條件下，花生能夠增強磷和鉀的可用性。 他們將花生在中鹼性土壤中種植，並根據全灌溉水需求（100% IR，代表鹼性條件）和壓力條件（70% IR × 鹼性土壤，代表混合乾旱鹼性條件）進行灌溉。此外，植物分為未處理和施用幾丁聚醣處理兩組。研究團隊評估了各種植物生理化學特性，包括元素含量（葉和根）、種子產量和灌溉水使用效率（IWUE）。 結果顯示，單獨的鹼性壓力使植物更加脆弱。然而，幾丁聚醣的應用有效於降低土壤pH和鈉吸收，同時促進檢測的生理化學測量值、產量特性和灌溉水使用效率。值得注意的是，當在鹼性

  攝影：李鍾旻 巧克力已經成為現代人不可少的點心，不論是甜的牛奶巧克力、苦的黑巧克力，都各自有擁護者。過去的研究認為，巧克力的原料來源可可豆（但不是豆科喔），是由來自中南美洲的可可樹（ Theobroma cacao ）所產生。 過去的研究發現，可可樹應該是在巴西與秘魯之間的邊界以及哥倫比亞-巴西的南部邊界馴化[1]，一開始可能是為了食用它的果肉而非種子[2]。考古的證據可以回溯到公元前二千年左右[3]。最早利用可可的可能是奧爾梅克人（Olmec），在大約公元前600年傳播到馬雅人族群[4]。 由於可可在中南美洲的許多個在地文化中都有非常重要的地位，因此若能從不同的來源進行更多的研究，應該可以瞭解到這個植物在數千年來的變化與傳播情形。 最近有研究團隊，透過對來自352件考古物品的378個陶器殘留物進行分析，有了新的發現[5]。 這些陶器殘留物橫跨了約5000年，代表了19種古代人類文化，這些文化分布在南美（厄瓜多爾、哥倫比亞、秘魯）和中美洲（墨西哥、貝里斯、巴拿馬）。這些文化主要散布在太平洋沿岸，包括： - 南美洲：如瓦爾迪維亞（Valdivia，約公元前3900年至公元前1400年）、馬查利拉（Machalilla）、喬雷拉（Chorrera，約公元前1000年至公元前350年）等文化，從太平洋海岸最早的陶器製作人民到幾個千年的文化。  - 中美洲：如奧爾梅克（Olmec，約公元前1800年至公元前1000年）、馬雅（Maya，約公元前600年至公元250年）、巴拿馬文化（Panama，約公元前1500年至公元600年）等。 地理上，這些文化的遺址從南美洲的亞馬遜地區到太平洋沿岸，再到中美洲的馬雅地區，顯示了一個廣泛而複雜的可可使用和交易網絡。這些文化的遺址不僅反映了可可在這些區域的廣泛使用，也顯示了古代人類如何透過貿易和文化交流，將可可從其原生地亞馬遜地區傳播到更廣泛的地區。 基於考古基因組學和生化方法對前哥倫布時代文化的陶器殘留物的分析，研究團隊發現在中全新世時期（Middle Holocene，大約是從今天起算回去約5000至6000年前），南美洲的人類就透過文化互動，如貿易和可能的遷移，促使了地理上相距遙遠的可可種群之間的基因混合。這種基因混合有利於可可樹適應新環境，並形成了當今可可樹種群和其知識的基礎。 研究團隊發現，可可從亞馬遜地區

  人參。圖片來源： 維基百科 人參是珍貴的補品，一向被認為可以補中益氣。傳說快往生的人如果給他喝點參湯，往往可以多活一小段時間，得以讓遠道而來的至親見上最後一面。但是，人參還有其他奇妙的東西喔！最近中國的研究團隊，在人參的根圈發現了一隻被暱稱為G7的鏈黴菌（ Streptomyces ginsengnesis G7），這隻鏈黴菌可以產生一個具有多種功能的化合物！ 一開始研究團隊是對於人參根圈的菌群組成感到好奇。所謂的「根圈」（rhizosphere）指得是根部表面及其周圍幾毫米到幾厘米的土壤區域，其大小會因為植物的根系結構（深根型植物會比較大）、根分泌物的多寡（分泌物多的比較大）、土壤類型（疏鬆、通氣的土壤中，根分泌物可能更容易擴散，就會形成比較大的根圈）、環境條件而有變化。 在根圈中，植物根部會分泌出各種化學物質，這些物質可以吸引有益的微生物，如細菌和真菌，它們可以幫助植物更好地吸收營養，有的甚至能夠將空氣中的氮氣轉化為植物可以利用的形式，也可以抵抗那些可能造成病害的有害微生物。這樣，根圈就成了一個充滿活動的地方。 根圈的交流不僅限於植物和微生物之間。根圈中的物質也會影響土壤的結構和營養狀態，進而影響整個生態系統中的生物多樣性和健康。簡而言之，根圈是植物和周圍微生物相互作用的一個熱點，是自然界中一個複雜且精彩的互助社區，對於維持生態系統的健康和平衡至關重要。 研究團隊透過篩選找到G7這隻鏈黴菌。由於這類的菌是已知的天然產物和次級代謝產物的豐富來源，這些物質在醫藥和農業上具有重要應用價值。G7作為一個從人參根圈分離出來的菌株，其潛在的生物活性物質，特別是對植物生長有影響的代謝產物，引起了他們的興趣。 結果他們發現，G7可以產生許多不同的化合物，其中屬於聚酮類的利迪卡黴素（lydicamycins）不僅具有抗生素的作用，也能作為作物保護中的除草劑。 研究團隊發現，在利迪卡黴素的影響下，阿拉伯芥的生長受到抑制。進一步的分析顯示，阿拉伯芥根部的生長素分布發生改變。在利迪卡黴素處理後，生長素在根尖的分布不再集中，導致生長素濃度梯度被破壞。 另外，他們也發現利迪卡黴素影響了生長素運輸蛋白（如PIN蛋白）的表現和定位。PIN蛋白是生長素運輸的關鍵蛋白，負責生長素的細胞間運輸。在利迪卡黴素的作用下，PIN蛋白的表達水平和在細胞中的位置發生改變（如PIN2本來應

  圖片來源：維基百科 你知道全世界產量最大的農作物是甘蔗嗎？ 甘蔗又不是糧食，為什麼種這麼多？ 原來甘蔗不只可以生產甜甜的蔗糖，還可以用來生產生質酒精，是重要的替代能源。全世界的蔗糖有八成是來自甘蔗，可以想見甘蔗的重要。 然而，傳統的甘蔗育種方法雖然成功適應了新環境和病原體，但糖產量的提高近年來已達到瓶頸。這是由於育種群體內有限的遺傳多樣性、長育種週期和其基因組的複雜性。 甘蔗的染色體數量非常複雜，因為它是一種高度多倍體的作物。現代栽培甘蔗（ Saccharum spp.）是由甜甘蔗（栽培種， Saccharum officinarum ，八倍體，2n=8x=80）和野生甘蔗（ Saccharum spontaneum ，其倍性從四倍體到十六倍體不等，2n=4-16x=32-128）進行雜交和回交而來的。因此，現代甘蔗的染色體數量非常多變，一般認為是大約10-12倍體，具有大約100-130條染色體，但具體數量可以根據具體品種和其野生祖先的倍性有所不同。 雖然說基因體定序應該可以增加我們對甘蔗的瞭解，但是甘蔗的基因組複雜性使得育種者無法利用近年來席卷許多其他作物的全基因組測序的優勢。因此，現代甘蔗雜交種是最後一種沒有參考品質基因組的主要作物之一。 最近，由於新開發的技術，國際研究團隊終於解碼了R570品系甘蔗的基因體。R570是透過馴化種與野生種的雜交得到的。 甘蔗大約在10000年前馴化，現代品種都源自於一個世紀前育種者進行的幾次「甜」多倍體和「野生」多倍體之間的雜交。雜交和回交過程產生了具有極其複雜基因組的栽培品種。透過對R570基因組的詳細解析，顯示了現代甘蔗品種的全球基因組架構，為描述這種新多倍體雜交品種的基因組演化和多樣性模式提供了基礎，這對於甘蔗分子育種工作至關重要。 選擇R570作為研究對象的原因在於它是一個典型的現代甘蔗品種，代表了現代甘蔗品種的複雜多倍體基因組特點。R570因其對環境和病害的適應性以及高糖產量而被廣泛栽種，因此成為了研究甘蔗基因組結構和功能、加速甘蔗分子育種技術發展的理想選擇。 此外，R570已經發展了許多遺傳資源，如遺傳圖、BAC庫和單倍體組裝，這為高品質多倍體參考基因組的生成提供了基礎。透過對R570基因組的研究，科學家們希望填補對現代甘蔗品種極其複雜的基因組的理解空白，並利用這些知識來改善甘蔗的育種策略

  圖片來源：維基百科 想像一下，如果你的花園裡的植物不僅能夠自我保護，還能幫助周圍甚至後代的植物對抗土壤中的有毒物質，那會是多麼神奇的事情！這正是科學家們最近在研究玉米時發現的一種自然奇跡。他們發現，玉米根部能夠分泌一種特殊的化學物質，叫做苯并噁唑酮（Benzoxazinoids），這種物質像是一種天然的防毒劑，能夠幫助玉米在含有砷的土壤中更好地生長。 砷是一種在自然環境中廣泛存在的有毒元素，大名鼎鼎的「砒霜」的化學成分就是三氧化二砷。在一些地區，由於過度使用農藥和工業污染，土壤中砷的含量遠遠高於正常水平，這對農作物生長和人類健康都是一大威脅。但是，這項研究顯示，玉米有一種自我保護的能力，可以透過其根系分泌的苯并噁唑酮來減少土壤中砷的毒性。 更令人驚奇的是，當玉米在這樣的土壤中生長後，這塊土地上後來生長的植物也會變得更耐砷，生長得更好。這意味著，玉米植物不僅保護了自己，還能改善土壤環境，讓未來的植物也受益。 科學家是怎麼發現的呢？ 他們找到了一個無法合成苯并噁唑酮的玉米突變株 bx1 。他們將野生種與 bx1 一起種植在含砷土壤中，結果發現野生型在含砷土壤中的表現更好，株高更高、葉面積較大以及較強的根系生長。 接著，他們想瞭解是否是因為苯并噁唑酮造成的影響。於是他們在土壤中加入了苯并噁唑酮，結果發現在含砷土壤中添加苯并噁唑酮可以部分恢復缺乏 bx1 的生長，顯示苯并噁唑酮可能透過土壤來提供保護。 另外，他們還發現在有苯并噁唑酮的條件下，土壤和玉米根部的五價砷（AsV）濃度較低，顯示苯并噁唑酮透過改變土壤中砷的形態來減少根部砷的累積。為什麼說五價砷濃度低是好事呢？因為五價砷（AsO 4 3- ）化學結構類似於磷酸鹽，比較容易被植物吸收，而吸收後又會被轉化為毒性較強的三價砷，對植物造成傷害，所以玉米根部五價砷的濃度低應該是比較好的事情。 更有趣的是，當研究團隊用種過野生種或 bx1 突變株玉米的土壤再度種植玉米，結果發現，種在曾經種植過野生種玉米土壤中的玉米，在有砷的狀況下，生長的狀況仍然比種在曾經種植過 bx1 突變株玉米的土壤中要來得好。這顯示，玉米在某種意義上可以「改善土壤」。 這項研究不僅增進了我們對植物如何與環境互動的理解，還提供了一種可能的解決方案，幫助我們應對農業土壤污染問題，保護糧食安全和人類健康。透過這種天然的方法，我們可以更環保、

  卓樂部落潘竹菊迪娜搗小米。 攝影：詹于諄 最近認識了兩位慈心的朋友，聊了許多關於植物的事，其中我覺得特別值得記錄下來的是潘竹菊迪娜的關於刺蔥的利用。 刺蔥（ Zanthoxylum ailanthoides ）又名紅刺蔥、食茱萸，是芸香科多年生落葉喬木，嫩枝有許多刺，所以又有「鳥不踏」的別名。我剛來花蓮的時候，也曾購入一株，還記得被扎得感覺。 根據農委會的資料，刺蔥「主要分佈在臺灣北部、中部、東部的中、低海拔山區，尤其是在火燒森林後之新生地，常可發現野生的刺蔥。而原住民通常種植於住家旁的菜園，以方便取食嫩梢。」 根據慈心的朋友們轉述，卓樂部落的潘竹菊迪娜今年七十多歲了，她在幾年前將一株株刺蔥的小苗移植到田梗上，而且種得很密。 這樣種植，當然樹苗多少會出現徒長的現象。但是當樹苗開始長大了以後，另一位比較年輕（大約五六十歲吧）的迪娜，就想要幫這些刺蔥去頂芽。 去頂芽，一方面本來他們就是吃嫩芽的，另外一方面，農業單位也教導他們，這樣可以讓刺蔥有更多分枝，可以收穫更多的嫩芽。 沒想到潘竹菊迪娜不准他們採那些刺蔥。 這讓大家百思不解，不給採，難道要一直讓它們往上長嗎？這樣很快就採不到刺蔥嫩葉了。 於是就有人去進行溝通。沒想到潘竹菊迪娜很堅持，她甚至說，如果他們一定要採，她就要把那些樹苗通通弄死。 這下大家就只好不去採那些刺蔥了。但是大家還是覺得奇怪，為什麼不採呢？ 沒想到過了幾年，這些刺蔥們長大了，形成了類似防風林的結構，讓那裡產生了不一樣的微氣候；而且，這些刺蔥們因為長得長長的沒有分枝，砍下來可以用來當作搗小米的杵。潘竹菊迪娜說，要用來搗小米的杵的木頭，不可以隨便找一棵樹來做，要是安全的樹種才行，而刺蔥就是最好的樹種之一。 這樣的資訊，連比較年輕的部落長老都不知道；在沒有文字的狀況下，如果不是有慈心的朋友們在地長期陪伴，恐怕再過一段時間，就沒人知道了。 刺蔥除了可以用來吃、可以用來做搗小米（不是做麻糬！）的杵，原住民們還會把豆類的植物種在刺蔥的旁邊，這樣等到豆子長大要爬藤的時候，就可以直接攀附在刺蔥上面，就不用搭豆架了。所以雖然「鳥不踏」，但是「豆會踏」呢。 小萊豆爬到刺蔥上。 攝影：詹于諄

  攝影：李鍾旻 有些人一想到城市農業（Urban Agriculture, UA），就會想到是在自己家裡種些東西，例如用箱子種些蔬菜、水果之類。 城市農業擁有悠久的歷史，可以追溯到古文明時期。不同文化和地區根據其特定的社會、經濟和環境條件，發展出各自獨特的城市農業形式。例如，在古埃及、美索不達米亞和中國，城市居民就已經在城市邊緣或甚至城市內部進行農業生產，以確保食物供應的穩定。 進入近代，隨著工業化和城市化的加速，許多城市的農業空間被工業和住宅用地所取代。然而，城市農業並未完全消失，反而在某些情況下因應社會經濟變遷而發展新的形式。例如，兩次世界大戰期間，許多國家（如英國）鼓勵市民在城市空地上種植蔬菜和水果，以增加食物供應，這些被稱為「勝利花園」（Victory Gardens）。 近幾十年來，城市農業得到了重新關注和振興，這與對永續發展、食物安全、社區建設和環境保護日益增長的重視有關。當代城市農業不僅包括傳統的地面耕種，還包括屋頂花園、立體農業、社區花園、市政農場等多種形式。這些都反映了人們對於在城市環境中尋找綠色空間和自給自足的食物來源的渴望。 總之，城市農業是一種古老且不斷演進的實踐，其形式和重要性隨著時間和社會條件的變化而變化。在當前全球面臨的食物安全和永續城市發展的挑戰下，城市農業正被賦予了新的意義和價值。 雖然城市農業被認為是一種可使城市和城市食物系統更永續的策略。然而，關於城市農業相對於傳統農業的環境表現，以往的研究結果並不一致。最近發表在《自然城市》（Nature Cities）上的研究，是首次透過大規模研究來解決這一不確定性。 研究團隊利用市民科學在歐洲和美國的73個城市農業地點進行了比較。他們通過生命周期評估（LCA）來估計城市農業（UA）的碳足跡，涵蓋了從農場到城市的範圍，考慮了材料使用的全生命周期，包括食物廢棄物。 研究團隊關注五個國家的城市農業地點，包括法國、德國、波蘭、英國和美國，這些地點代表了低技術城市農業的廣泛形式。透過市民科學方法與城市農民和園丁合作，記錄了UA地點的輸入和產出。輸入包括三個主要類別：基礎設施（如提升床）、供應品（如堆肥、肥料、汽油）和灌溉。 研究團隊使用EcoInvent 3.8資料庫和PEF 3.0中點指標（具體是100年的全球變暖潛能）來確定UA輸入和產出的環境影響。這些影響從SimaPro導

  Karrikins。圖片來源： 維基百科 你知道，森林火災後有些植物會迅速發芽，是因為森林火災會產生一種稱為karrikins的小分子嗎？Karrikins是一組促進種子發芽的生物活性有機化合物，結構類似於獨腳金內酯（Strigolactone），主要在野火後的環境中發現。已知Karrikin能影響超過80屬共1200種植物的種子發芽等。Karrikins主要由KAI2受器感應，但研究發現在非火災相關的植物發育過程中它也發揮作用，暗示了植物可能使用KAI2來感應內源性類似karrikins的分子。Karrikins這個字來自西澳洲Noongar語的「karrik」，意思是「煙」。 最近的研究發現，矮牽牛的Karrikins受體 PhKAI2ia 竟然可以感應植物的倍半萜（sesquiterpene）！無法感應這個倍半萜的矮牽牛會出現雌蕊的柱頭重量和大小減少、種子產量降低等缺陷。 究竟他們是怎麼發現的？研究團隊一開始其實是對一個基因發生興趣，這個基因， PhTPS1 ，負責合成特定的倍半萜類化合物。當這個基因表現降低時，植物會出現雌蕊柱頭發育不良等問題。 當研究團隊分析野生種與 PhTPS1 突變種矮牽牛的RNA時，發現在開花前一天時， PhTPS1 突變種與野生型植物之間只觀察到了輕微的基因表達差異。然而，在開花後第一天，比較顯示 PhTPS1 突變種中有大約4倍數量的基因表達發生了顯著變化，這顯示 PhTPS1 基因在開花過程中對某些基因表達有顯著影響。 分析在 PhTPS1 突變種中下調的基因時，大約35%與多種壓力反應相關，包括對乙烯和其上游調節器karrikin的反應。這意味著 PhTPS1 不僅影響柱頭的發育，也可能與植物對環境壓力的反應相關。 由於有8個與karrikin反應相關的基因表現都降低，於是研究團隊決定要仔細看看karrikin受器（KAI2）們。矮牽牛有4個KAI2，其中 PhKAI2ia 在雌蕊表現量最高，而且其表現量受到VOC的量的影響。 所以，研究團隊就把 PhKAI2ia 用RNAi的方式降低表現，然後就發現一樣出現了柱頭發育受影響的性狀。而且，倍半萜的合成並沒有降低，顯示 PhKAI2ia 的確是透過感應倍半萜來影響雌蕊的發育。 進一步的分析顯示， PhKAI2ia 在感應到倍半萜之後會送出信號，而要送出信號需要

  軟質種（左）與硬粒種（右） 圖片來源： Nat. Comm. 你知道玉米有所謂的硬粒種（flint）與軟質種（dent）嗎？ 我們吃玉米，其實主要是吃玉米的胚乳（endosperm）。胚乳含有三套染色體，負責提供植物的胚在發芽時所需要的養分。依照胚乳的特性玉米可以分為硬粒種、爆裂種（popcorn）、甜質種（sweet）、軟質種、蠟質種（flour）等。 有些人以為，胚乳之所以有不同的性質，是因為裡面的澱粉。但是科學家發現，硬粒種的種子外圍有一層硬而透明的胚乳（vitreous endosperm），這使得硬粒種的種子比較硬、質地更密。這層硬的胚乳主要是由於該部分內的澱粉顆粒和蛋白質體（protein bodies）更加緊密地結合，形成了更硬的質地。 軟質種則以其在成熟時種子頂部凹陷的特徵而聞名（所以英文用了「dent」這個字），這是因為其種子中心含有較多的軟質澱粉（starchy endosperm），在乾燥過程中容易收縮，形成特有的凹陷形狀。軟質種的種子內部結構相對較為鬆散，使得其在加工時更適合於濕磨工藝。 但是，究竟是什麼原因，讓硬質種與軟質種有這麼大的不同呢？最近中國的研究發現，竟然只需要「一個」基因就可以讓玉米變身！ 研究團隊發現，只需要叫做 ARFTF17 的基因發生突變，就可以造成玉米種子從軟質種轉變為硬質種。 ARFTF17 基因會產生一個轉錄因子，這個轉錄因子在果皮（pericarp）的發育中發揮著關鍵作用。研究顯示， ARFTF17 與另一個轉錄因子 MYB40 相互作用，共同調控了一系列下游基因的表現，這些基因與玉米種子的形態特徵和內含物的合成有關。 這些基因包括： 1. PIN1 ：這是一個關鍵的生長素（auxin）運輸蛋白，影響生長素的分布和累積。在 ARFTF17 發生突變時， PIN1 的表現降低，導致生長素含量減少，從而影響到果皮的發育和種子的形態建構。 2. CHS （Chalcone Synthase）：是黃酮類生物合成途徑中的一個關鍵酵素，負責黃烷酮的合成，是黃酮類化合物生物合成的第一步。當 ARFTF17 發生突變，由於 ARFTF17 的調控作用減弱， MYB40 的活性增加，從而促進了 CHS 等黃酮類生物合成基因的表現，增強了黃酮類化合物的合成。 3. DFR （Dihydroflavonol 4

  羅曼生菜，萵苣的一種。圖片來源： 維基百科 美國致力於在太空站種蔬菜已經不是新聞了，之前他們還確認了太空站種出來的蔬菜與地表種出來的一樣營養。 這當然是好事，可是，最近的研究卻發現，在太空站種蔬菜，要非常小心！ 發生了什麼事呢？原來，科學家發現，微重力狀況會讓萵苣（lettuce）的氣孔（stomata）更傾向於張開，而這使得萵苣更容易被病菌感染。 研究團隊如何製造微重力狀態呢？他們使用了一種稱為2-D旋轉儀（clinostat）的設備來模擬微重力環境。透過以每分鐘2圈（2 RPM）和每分鐘4圈（4 RPM）的速度旋轉萵苣，可以創造出類似於太空中微重力的條件。 為什麼這樣轉可以模擬微重力環境呢？原來，這種旋轉可以避免植物細胞內的平衡石（statoliths，一種參與重力感應的胞器，含有密度特別高的澱粉顆粒）停留在固定一處，從而模擬了缺乏重力的狀態。 接著，他們觀察植物在微重力狀況下的狀況。他們發現，在沒有病菌的狀況下，每分鐘2圈的速度會讓植物的氣孔開口變小，但每分鐘4圈的速度對氣孔的開閉沒有多大影響。 可是，如果同時有病菌存在時，不論是每分鐘2圈還是4圈，萵苣的氣孔都沒有辦法關得像有重力狀況一樣小。這會造成什麼影響呢？ 研究團隊透過使用共聚焦顯微鏡對葉片組織進行堆疊影像分析，來觀察並量化模擬微重力條件下沙門氏菌的入侵深度。他們發現，在每分鐘4轉（4 RPM）條件下，與未旋轉的對照組相比，沙門氏菌的入侵更深，並且在植物內的菌群密度也更高。這意味著模擬微重力條件下的旋轉，不僅促進了沙門氏菌通過氣孔來入侵，也有利於這些病原體在植物組織內的生長和擴散。 這顯然是個壞消息，但是研究團隊並不氣餒，他們想知道，如果提供植物益菌，能不能讓植物提升防禦力呢？ 於是他們加入了枯草桿菌（Bacillus subtilis）UD1022。UD1022是一種植物生長促進根圈細菌（PGPR），過去已知，它透過多種機制對植物有益，能促進生長、增強抗逆性、以及作為生物防治劑對抗病原體。研究團隊的觀察發現，UD1022也能夠限制氣孔張開的幅度，從而限制了沙門氏菌等病原體通過氣孔進入植物內部。 然而，研究團隊發現，在模擬微重力條件下，UD1022對氣孔開口的限制作用受到了強烈的抑制。在每分鐘4轉（4 RPM）的條件下，與未旋轉的對照組相比，UD1022處理的植物其氣孔開口寬度

  琥珀中的化石螞蟻。圖片來源： 維基百科 螞蟻（ants）是膜翅目蟻科的全變態昆蟲，也是一種真社會性昆蟲。世界上只有極少的地方沒有螞蟻（如南極洲），整體來說，螞蟻佔有陸生動物生物量的15-25%。 化石記錄發現，螞蟻大約在一億年的白堊紀早期前就出現了，當時的螞蟻是所謂的「莖螞蟻」（stem ants）。會被稱為「莖」螞蟻是與後來出現的冠螞蟻（crown ants）相對，用來描述牠們位於螞蟻演化樹的底部或早期分支。冠螞蟻則在白堊紀晚期才出現，是現代螞蟻的祖先。 由於莖螞蟻大多數已經滅絕，對於到底莖螞蟻怎麼消失在地球上，有許多不同的看法。其中有一種說法是莖螞蟻受到後來出現的冠螞蟻的競爭而消滅。 最近有一個研究，利用了大約24,000個化石記錄與14,000個新生物學證據來分析，同時也考慮了化石記錄的偏差，來測試了四種螞蟻多樣化的假說：共同演化、競爭性滅絕、高度專業化以及緩解滅絕。 研究團隊發現，螞蟻演化經歷了三個明顯的多樣化時期（白堊紀晚期、始新世、漸新世-中新世）以及一個滅絕時期（白堊紀晚期）。他們發現，研究結果不支持莖螞蟻和冠螞蟻之間的競爭性滅絕假說，反而支持共同演化、緩解滅絕和高度專業化假說。被子植物的多樣化和裸子植物的衰退很可能在緩解螞蟻免於滅絕並促進其多樣化中發揮了關鍵作用，透過提供新的生態位，如森林枯落物和樹棲築巢地點以及額外的資源。 研究團隊認為，在發生於白堊紀中期到晚期的被子植物陸地革命（Angiosperm Terrestrial Revolution，ATR）期間，生態系統和生物多樣性的顯著變化對螞蟻演化發生了深遠影響影響，包括： 1. 新的生態位與資源：被子植物的多樣化為螞蟻提供了新的生態位和資源。例如，被子植物的林床層、樹皮下的空間、花朵和果實都成為了螞蟻可以利用的新資源或棲息地。這種生態位的擴展為螞蟻的多樣化提供了空間，促進了它們的演化。 2. 食物來源的變化：被子植物提供了新的食物來源，如花蜜、種子（帶有油體）、和寄生在被子植物上的其他昆蟲，這些都可能成為螞蟻的食物。這不僅增加了螞蟻的食物多樣性，也可能支持了螞蟻社會結構和行為策略的多樣化。 3. 生態關係的建立：隨著被子植物的出現和擴散，螞蟻與這些新植物之間形成了互惠互利的關係，如保護被子植物免受食草動物侵害換取食物等。這種共生關係促進了螞蟻行為的多樣化和社會結構的複雜化

  圖片來源： 維基百科 你知道世界上有多少種糞金龜（dung beetle）嗎？答案是6000種。根據維基百科的資料，糞金龜是鞘翅目金龜子總科下的一個亞系群。糞金龜大多數屬於金龜子科中的蜉金龜亞科（Aphodiinae）和金龜子亞科（Scarabaeinae），但是金龜子總科的掘穴金龜科（Geotrupidae）的某些成員也被稱為糞金龜。由於「糞金龜」們分散在許多不同的科裡面，所以科學家們認為糞金龜的演化應該不是單線的。 糞金龜的食物主要為草食與雜食動物的糞便（牠們比較愛雜食動物的糞便），它一天可以吃下超過自己體重的糞便。大部分的糞金龜會滾糞球，靠嗅覺發現食物，不過非洲糞金龜(African Dung beetles， Scarabaeus zambesianus )可以靠月光來定方位，這個發現刊登在2003年的《自然》期刊上[1]。 身為大自然重要的回收者，糞金龜還有其他的貢獻喔！過去有許多研究都發現，糞金龜能夠讓植物長得更好。 為了要深入瞭解糞金龜對植物有什麼好處，西澳洲大學研究團隊將這些研究論文彙整起來[2]，看看究竟糞金龜對植物的好處有多大？ 研究團隊透過彙整分析，量化糞金龜對植物生長影響的整體效應，並探討影響此效應的可能因素。研究團隊透過系統性回顧與多層次元分析，整合了28篇論文中的資料，發現糞金龜平均能讓植物生長增加17%。 此外，糞金龜與植物生長間的關係受到植物測量類型和糞金龜接觸糞便的數量等因素的影響。然而，並非所有研究都顯示糞金龜會使植物生長增加，個別實驗效應大小範圍從-72%至806%，意味著在生態系統服務的提供上存在重要的情境依賴性。 此外，研究中也考慮了糞金龜功能群（如掘洞者、滾動者、居住者）對植物生長影響的差異，雖然統計上未顯示出顯著性。 總之，這項研究提供了有力的證據，證明糞金龜在增加植物生長方面發揮了重要的生態系統服務功能，並指出了未來研究的方向，包括進一步探討調節因素的影響，以及建議未來研究在糞金龜研究中應採用類似的標準觀察方法，以減少實驗設計間的變異性。 參考文獻： [1] Dacke M, Nilsson DE, Scholtz CH, Byrne M, Warrant EJ. Animal behaviour: insect orientation to polarized moonlight. Natu

  歐洲梨。圖片來源：期刊 你愛吃梨子嗎？許多台灣人應該都會毫不猶豫地說愛，但是若在國外看過「歐洲梨」，大概很多台灣人會大吃一驚。 歐洲梨是那種有點像葫蘆形狀的綠色水果，而且有些品系的歐洲梨，成熟時也不會變紅，還是看起來綠綠的。我的歐洲梨初體驗非常不佳，導致後來我從來不買歐洲梨。比起來，我們的梨（亞洲梨，歐洲人管他叫做apple pear，意思就是形狀像蘋果的梨）味道實在好太多了。 我想我大概是不懂吃，畢竟根據網路上的資料，2021年美國光是梨的產值就有3億5千3百萬美金，而其中大多都是歐洲梨。 也就是因為梨的產值，讓科學家們覺得有必要去瞭解梨的基因。 最近，科學家們完成了歐洲梨d’Anjou’品系的染色體層級的組裝。之所以會挑選d’Anjou’品系，是因為它對北美洲非常重要。 歐洲梨有17條染色體，以軟體推算出大約是45,000個基因，其中90%都找到了RNA，代表它們是真的基因、有被表現出來。 過去的研究知道，蘋果（ Malus domestica ）與梨（ Pyrus communis ）之間確實在大約4500萬年前發生過全基因體重複（Whole-Genome Duplication, WGD）事件。這次對歐洲梨的研究也發現了這個事件所留下的痕跡，並估計大約57%的d’Anjou基因在此事件中以重複形式保留下來。這些重複基因可能涉及到了蘋果和梨特有的生物學功能和進化過程，尤其是與果實發育、病害抗性和環境適應性相關的特性。 另外，透過與其他薔薇科植物的比較基因體學分析，研究團隊發現‘d’Anjou’梨的基因體與蘋果（ Malus domestica ‘Honeycrisp’）基因體之間存在高度的同源性和染色體對應關係。這證明了這些物種之間共享一次全基因體重複事件後的長期演化保守性。 最後，透過與櫻桃（ Prunus cerasus ‘Montmorency’）的比較，研究團隊發現了梨和蘋果與櫻桃的分歧時間，顯示出薔薇科家族內不同屬之間的演化關係。比較顯示，梨和蘋果的分歧晚於它們與櫻桃的分歧，這反映了薔薇科內部演化的複雜性和多樣性。 這些發現不僅增強了我們對薔薇科植物演化的理解，也為未來的薔薇科作物育種和基因功能研究提供了重要的基礎資訊。 參考文獻： Alan Yocca et al. 2024. A chromosome-scale

  草本竹子 Olyra latifolia 。圖片來源： 維基百科 你知道全世界除了歐洲以外，都可以找到竹子嗎？尤其在亞洲，那是竹子的大本營，其次是中南美洲、非洲。全世界有一千六百種以上的竹子，分布在一百二十一屬中。 這些竹子，從極大的巨龍竹（ Dendrocalamus sinicus ）到小小的草本竹子，都是禾本科的植物。但是，它們的型態為什麼可以差這麼多呢？ 最近有一個研究團隊，想瞭解不同的竹子為什麼可以有這麼大的差別，於是，它們選取了十一種竹子。這些竹子有兩種是草本，九種是木本。 更有趣的是，草本的竹子都是二倍體，而木本的竹子有些是四倍體、有些是六倍體。這些竹子包括： 草本竹（二倍體） 1. Olyra latifolia 2. Raddia guianensis 溫帶木質竹（四倍體） 3. Ampelocalamus luodianensis 4. Hsuehochloa calcarea 5. Phyllostachys edulis (毛竹) 新熱帶木質竹（四倍體） 6. Rhipidocladum racemiflorum 7. Otatea glauca 8. Guadua angustifolia 古熱帶木質竹（六倍體） 9. Melocanna baccifera （梨果竹） 10. Bonia amplexicaulis 11. Dendrocalamus sinicus （巨龍竹） 這十一種竹子涵蓋了從草本到木質化的不同演化階段，提供了獨特的視角來研究竹子基因體的演化、多樣性及其在環境適應上的策略。藉由對這些不同倍數級別和生態類型的竹子進行比較，研究團隊試圖了解多倍體化過程中基因體的動態變化、亞基因組間的互動以及這些過程如何影響竹子的生物學特性和適應性。 研究團隊首先解析了十一種竹子基因體的序列，透過對這些基因組的分析，研究團隊發現所有木質竹的四個亞基因體（A、B、C、D）以及草本竹的H基因體。這些基因體的分析顯示，竹子在其演化過程中保持了驚人的染色體穩定性，儘管存在染色體的裂解和融合事件。 多倍體常常會有所謂的「基因體優勢」，也就是說當兩種不同的植物雜交產生多倍體後代後，其中一種植物的基因的表現會特別強勢。在竹子，研究團隊也觀察到了這個現象。在木質竹中，C亞基因體在四倍體竹中展現

  山茶。圖片來源： 維基百科 植物能靠著氣味進行溝通，這已經不是新聞了。不過，過去的實驗都是測試同種植物之間的溝通，不同種植物好像還沒有測試過。 最近日本的研究團隊測試了同為山茶屬（ Camellia ）的兩種植物之間的溝通。這兩種植物一種是山茶（ Camellia japonica ），另一種是雪山茶（ C. rusticana ）。 首先，研究團隊將植物分成三組：「剪切組」、「控制組」、「剪切並封袋組」。每組由兩株相鄰的植物組成，這兩株植物上他們選擇了三個分枝：一個作為受損處理的分枝（被稱為「處理分枝」），另外兩個分枝分別來自同一植物（「同植物檢測分枝」）和隔壁植物（「隔壁植物檢測分枝」）。 然後，控制組不處理，只標記分枝；剪切組則將一半的葉子剪掉以模擬損傷，並使揮發性化合物從被剪切的葉子中散發出來；剪切並封袋組則在剪切後用塑膠袋封住損傷部位，阻止揮發性化合物的釋放。 剪切並封袋組，他們將處理分枝（人為剪切後）包裹在塑膠袋中24小時來收集揮發性化合物。然後，將收集到的空氣（含揮發性化合物）轉移到被新塑膠袋覆蓋的檢測分枝上。這些檢測分枝便會接收來自剪切處理的揮發性化合物，以研究其對植物防禦反應的影響。 接著，研究團隊讓植物自然地生長在環境中，過一段時間後（例如，一個月）檢查所有分枝的受損情況，包括處理分枝、同植物檢測分枝，以及鄰近植物檢測分枝。他們細分不同類型的損傷（如咀嚼、病害、葉礦蟲、介殼蟲和捲葉），透過統計方法分析損傷數據，來確認之前的人工處理是否顯著減少了植物的受損程度。 結果發現，當植物暴露於來自已損傷植物的揮發性化合物時，它們的抗性確實得到了提升。這意味著植物間能夠透過揮發性化合物進行的溝通不僅可以傳遞「警報信號」，還能夠活化鄰近不同種植物的防禦機制，從而增強它們對植食性昆蟲和病原體的抵抗力。而且，這種透過揮發性化合物傳達的抗性效果可以持續三個月之久。 當然，這個論文只測試了同屬不同種的植物。接下來應該要來測試一下同科但不同屬也不同種的植物、甚至可以測試不同科之間的植物！ 參考文獻： Sakurai, Y., Ishizaki, S. Plant–plant communication in Camellia japonica and C. rusticana via volatiles. Sci Rep 14, 6284 (20

  圖片來源：Sci. Adv. 生產木質器具的時候，總是會產生大量木屑與邊材。這些總是被當成廢棄物，比較好的下場是回收用來做堆肥（可能還有其他的用途，但因為我不在業界，所以無法舉更多例子），比較不理想的大概就是被丟掉吧。 由於取得木材需要砍樹，而種植一棵樹又需要時間，砍樹所造成的影響也不小，能不能不砍樹呢？ 對有些人來說，可能用什麼器具都一樣；但是木質器具所提供的感覺，對有些人來說是不可取代的。 隨著3D列印技術逐漸成熟，有研究團隊就想到：為何不用3D列印技術來製作木質家具呢？ 在最近的一項研究中，研究團隊便採取創新的方法，將木屑、邊材等副產物轉化為三維列印的原材料。他們萃取出木質素與纖維素奈米晶體（CNCs），再利用於製作列印墨水。 研究團隊透過直接墨水寫入的方式，利用細胞素奈米晶體（CNCs）和經氧化處理的纖維素奈米纖維（TOCNs）來模仿天然木材中的結晶和非結晶纖維素部分。經過最佳化，墨水的組成與天然木材非常相似，也展現了適合三D列印的性質。在列印過程中，墨水透過高壓力擠出來形成所需的結構。之後，透過冷凍乾燥和熱處理，可以移除水分並促進木質素的融合，從而增強結構的穩定性和堅固度。 這樣印出來的家具，與天然木材比較，有沒有比較好呢？ 研究團隊對列印木材的機械性能進行了測試，包括壓縮和彎曲試驗。結果顯示，透過熱壓處理後的列印木材，在壓縮強度、彎曲強度（斷裂模數）和彎曲模數這幾項機械性能上超過了天然木材。具體來說： 壓縮強度：雙向熱壓（Y&Z 和 Z&Y）處理後的列印木材顯示出比天然巴爾薩木（Balsa wood）具有更高的壓縮強度，分別提高了182%和162%。 彎曲強度（斷裂模數）：相比於天然巴爾薩木，經過雙向熱壓處理的Y&Z和Z&Y列印木材在斷裂模數上分別增加了222%和198%。 彎曲模數：在彎曲模數方面，經過雙向熱壓處理的Y&Z和Z&Y列印木材分別比天然巴爾薩木提高了1571%和1254%。 這些測試結果意味著，透過熱壓處理後的列印木材不僅在視覺和質感上接近天然木材，而且在某些關鍵的機械性能方面甚至超越了天然木材，顯示出該技術在製作高性能木材結構方面的巨大潛力。 為什麼要與巴爾薩木做比較呢？巴爾薩木是一種生長於中南美洲的輕質木材，學名為Ochroma pyramidale。它以其非

  圖片來源： Nature 動物的免疫系統有Toll-like receptor （TLR），負責識別入侵的病原體等，是動物的先天免疫反應的重要成員；但是，植物也有喔！植物的TIR（Toll/Interleukin-1 receptor）也是負責識別入侵的病原、傳遞信號、調節免疫反應。 不過，植物的TIR可分為兩大類。一類前端具有TIR領域，而後端含有能夠識別特定配體的感應域（ligand-sensing domains），這使得它們能夠識別特定的病原體蛋白。當它們識別到特定蛋白後，就會啟動植物的免疫反應， 但是，另一類的植物的TIR卻沒有後端的感應域，被稱為TIR-only蛋白。沒有感應域，這類的蛋白真的有功能嗎？最近發表在《自然》期刊上針對RPP1-TIR所做的研究報告，提供了一個全新的視野。 首先，研究團隊發現，這個蛋白的酵素活性需要相對較高的蛋白濃度才能顯著增加，這暗示了一種濃度依賴的酵素活性，促使研究團隊進一步探究TIR蛋白是否具有相分離活性。 接著，在含有擁擠劑並在低鹽條件下，研究團隊向蛋白的溶液中加入NAD + 或ATP基質，並利用共軛焦顯微鏡觀察蛋白質的行為。結果顯示，添加NAD + 或ATP後，這個蛋白在體外能形成多個液態狀的凝聚體，證明了這個蛋白的確具有相分離能力。進一步的實驗結果顯示，這些凝聚體內部具有高度的動態性，符合液-液相分離產生的凝聚體特性。 但是，在試管裡（ in vitro ）能形成凝聚體，在植物裡（ in vivo ）也能嗎？ 研究團隊在植物體內進行了觀察，發現在植物細胞內，這個蛋白也被觀察到能與病原體形成類似的凝聚體，這證明了在自然條件下TIR-only蛋白質也能通過相分離來調控免疫反應。 此外，當研究團隊在這個蛋白裡導入突變來干擾TIR-only凝聚體的形成時，他們發現這個突變會損害TIR領域蛋白引發的細胞死亡活動。研究結果顯示了這些TIR-only蛋白以相分離作為一種機制，促進TIR-only蛋白的活化，並提供了基質誘導的TIR信號自主活化以賦予植物免疫反應。 所以，這項研究不僅發現了一種新的植物免疫活化機制，即透過相分離來活化免疫反應，也為理解植物如何應對病原體入侵提供了新的視角。這些發現有望在未來促進開發新的植物保護策略，提高作物對病害的抗性。 參考文獻： Song, W., Liu, L., Y

  圖片來源：Nat. Comm. 亞洲的水稻大致可以分為兩個亞種：稉稻（japonica）與秈稻（indica）。一般來說，稉稻出現在緯度較高的區域（如日本），而秈稻則分布於緯度較低的區域（如中國南方與東南亞）。至於台灣，則因為受到日本統治50年的關係，大家都比較習慣食用稉稻。 這兩個亞種的水稻，一般來說稉稻比較怕熱；但是稉稻其實也比較耐冷。在攝氏15度時，大部分的稉稻種子還是可以發芽，但是秈稻的種子發芽率就大幅降低。 究竟是為什麼導致這麼大的不同呢？最近中國的研究發現，原來是一個稱為OsUBC12的E2泛素連接酶被轉位子（transposon）在啟動子區域（ATG上游第542個核苷酸）插入造成的結果。 這個轉位子的插入，造成OsUBC12的表現大幅上升。接下來，由於OsUBC12會對OsSnRK1.1進行泛素化，當OsSnRK1.1泛素化之後，就會被送去分解掉。 OsSnRK1.1被分解掉，會發生什麼事呢？原來OsSnRK1.1是一個蛋白質激酶，負責正向調節離層酸（ABA）信號，增強種子對ABA的反應，從而抑制種子的發芽。當OsUBC12的量因為轉位子的插入而增多，使得更多OsSnRK1.1被分解時，就會造成細胞中OsSnRK1.1的減少，於是減弱了ABA訊息傳導，使種子在低溫條件下更容易發芽。 當研究團隊把這個變異導入秈稻以後，秈稻在低溫下的發芽率也大大提升了。 到底這個轉位子是怎麼來的呢？研究團隊分析了許多品系的水稻後發現，這個轉位子插入的變異，可能是來自於秈稻與稉稻之間的雜交育種。 這一發現不僅為理解E2泛素連接酶在植物ABA信號傳遞中的作用提供了新見解，也為改進稉稻在低溫條件下的發芽能力提供了潛在的遺傳資源。這對於水稻的生長發育和生態適應性研究具有重要意義，尤其是在面對全球氣候變遷，提高作物抗逆性的當下背景下尤為重要。 參考文獻： Zhang, C., Wang, H., Tian, X. et al. A transposon insertion in the promoter of OsUBC12 enhances cold tolerance during japonica rice germination. Nat Commun 15, 2211 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-0

  葉綠素c2。圖片來源： 維基百科 在大學學過光合作用的人都知道，高等陸生植物有兩種葉綠素：葉綠素 a 與葉綠素 b 。但是，海洋的藻類有葉綠素 c 。 葉綠素 a 與葉綠素 b 的最大吸收波長分別是430, 662與453, 642奈米。但是葉綠素 c 的最大吸收波長是447-452奈米。因此，與葉綠素 a 、 b 不一樣的是，葉綠素 c 是藍綠色的。它吸收的光為何會如此不同呢？原來是因為海水會吸收紅光，所以海中的植物不能像陸生植物一樣吸收紅光，必須去開發其他波長的光來進行光合作用。 因此，葉綠素 c 成為藻類的一個「特徵」，在鑑別植物樣品是不是藻類時，科學家們都會驗葉綠素 c 。 但是，葉綠素 c 是怎麼合成的？過去的研究，已經解開部分的謎題；最近美國加州大學的研究團隊，在研究一種褐藻（ Breviolum minutum ）時，發現了合成葉綠素 c 的基因。 研究團隊一開始其實是想瞭解與珊瑚蟲共存的藻類。他們想瞭解這些藻類如何進行光合作用，於是他們將這種藻類進行誘導突變，分離出顏色不一樣的突變株。其中一株，被他們稱為 lbr1 （lbr是less brown「不那麼褐」的意思）， lbr1 是淡黃色的，且無法進行光合自營生長，必須靠外加養分才能生存。 分析發現， lbr1 不能合成葉綠素 c 2 。透過對 lbr1 突變株轉錄組的定序分析，研究團隊發現了至少79個可識別的突變。其中一個單核苷酸的缺失導致了一個基因（ s6_3623 ）發生移碼突變。這個基因產生一個蛋白質，預測包含有定位到葉綠體的序列、葉綠素a/b結合域以及2-氧代戊二酸-Fe(II)雙加氧酶（2OGD）家族域。這些發現顯示，這個基因的突變與 lbr1 突變株缺乏葉綠素 c 生產的性狀直接相關。 想要瞭解一個基因的功能，最直接的就是把它放回去突變株，看看突變株會不會恢復正常。但是，因為目前還沒有辦法轉殖這種褐藻，研究團隊退而求其次，把它轉殖到煙草裡面。結果轉殖的煙草就開始生產一個新的色素，波長與葉綠素 c 2 一樣，於是研究團隊就把這個基因命名為葉綠素 c 合成酶（CHLOROPHYLL C SYNTHASE， CHLCS ）。 研究團隊還進一步研究了一下葉綠素 c 合成酶，發現它必須要在葉綠體裡面才能合成葉綠素 c 。如果把它的葉綠體定位序列破壞，它就不會出現在葉綠體裡面、也

  DNA甲基化。圖片來源：維基百科 眾所周知，育種（breeding）是將兩個不同的品系的同種生物雜交後，經過選擇找出具備兩者優點的新品系。 聽起來好像不難，但是中間牽涉到很多眉眉角角。以植物為例：首先要知道這個植物的花什麼時候開。有些植物（如水稻）是一大早開花，很快花粉就失去活性，所以要幫水稻雜交一定要早起。而有些植物則是雌雄花在不同的時間點開花（例如南瓜是雄花先開），所以如果運氣不好，可能兩株南瓜連一朵可以授粉的雌花都找不到。更不要說有些植物有所謂的「自交不親和」，如果你想要雜交的兩個品系剛好是同一類型的，那麼就不會成功了。 好不容易完成雜交，接下來的工作就是交給植物了。什麼樣的工作呢？ 要產生我們想要的、具備兩者優點的新品系，需要雜交第一代的植物在產生雜交第二代時，父母本的基因發生「互換」。學過減數分裂就知道，在生物產生配子（生殖細胞）時，同源染色體（也就是來自父母的、攜帶同樣的基因的染色體）會發生聯會，而這時候就會有機會染色體之間發生互換。 發生互換以後，才能達成所謂的「我泥中有你，你泥中有我」的境界。但是，科學家發現，不是染色體的任何一個區域發生互換的機率都是相等的。在染色體上的有些區域，特別容易發生互換，被稱為所謂的「熱點」。當然，也有特別不容易發生互換的區域，但是好像就沒有特別的名稱（「冷點」？！）。 到底為什麼會有「熱點」呢？哥倫比亞的科學家們研究了水稻發現[1]，水稻互換的熱點與所謂的「CHH」序列有關。 什麼是「CHH」序列呢？CHH序列指的是DNA中的特定核苷酸序列，其中「H」代表除了G（鳥嘌呤）以外的任何核苷酸（A、T或C）。所以，CHH序列包括CAA、CAT、CAC、CTA、CTT、CTC、CCA、CCT和CCC等多種可能的組合。 研究團隊對於這樣的現象感到好奇，想知道水稻的這個現象能不能進一步擴展到其他的植物；於是他們看了阿拉伯芥、番茄、高粱、玉米[2]。他們收集了這些植物的DNA，分析了甲基化的序列，然後用機器學習模型去找出規律。 結果顯示，在某些植物物種中CHH上下文的甲基化與重組率之間存在正相關，CG和CHG甲基化上下文則顯示出與重組率的負相關。甲基化數據在預測高粱和番茄的重組中特別有效，平均決定係數分別為0.65±0.11和0.76±0.05，這確認了單子葉和雙子葉物種中甲基组的重要性。 雖然研究團隊發現甲基

  圖片來源：期刊 原產於美洲的煙草，在中美洲許多歷史文件上都有它存在的證據。馬雅人更有所謂的「吸煙神」（God L）[1]，且馬雅的許多祭典中都有煙草的出現。 雖然煙草似乎是馬雅祭典中不可或缺的一部分，但是因為煙草的殘餘物很少從考古背景中恢復，加上碳化的煙草種子因體積微小而難以進行大型植物分析，導致直接的考古證據罕見。 最近美國的研究團隊在古代中美洲城市科茲馬爾瓦帕（Cotzumalhuapa）的El Baúl高地附近的隱藏存放處發現的三個缸形陶瓷瓶中檢測出尼古丁[2]。這三個陶瓷瓶的年代大約在在公元650至950年間（晚古典時期）。 雖然沒有刻意尋找煙草使用相關的證據，但是考量到尼古丁可能是煙草唯一留下的痕跡，且科茲馬爾瓦帕地區發現的陶瓷容器以及其他與煙草相關的文化證據提示，這些容器可能被用於儲存或使用煙草，因此研究團隊禁止了挖掘和後續物件處理過程中的煙草使用。他們先取出容器中大部分的土壤，然後再直接從容器牆壁上移除非常細的粉末（樣品），接著以甲醇萃取後進行液相色譜-質譜聯用（LC-MS）分析，發現了尼古丁。 除了尼古丁的檢測外，研究團隊還考察了科茲馬爾瓦帕地區的宗教沉積物，挖掘出土的物品包括陶瓷人像、蘑菇石、小型陶瓷容器和大型陶瓷容器。這些發現意味著，這些建築群組具有重要的宗教功能，煙草的使用與當地的宗教儀式密切相關。 研究團隊強調，這是首次在較大體積的容器中發現尼古丁，提供了關於科茲馬爾瓦帕晚古典時期儀式性煙草使用的新的文化背景資料。這項發現對於理解古代中美洲對煙草的宗教儀式用途以及可能的治療和淨化實踐，包括與生育和分娩相關的儀式，提出了重要的問題，值得進一步研究。 參考文獻： [1]John, B., Carlson. (2011). Lord of the Maya Creations on his jaguar throne: the eternal return of Elder Brother God L to preside over the 21 December 2012 transformation. doi: 10.1017/S1743921311012634 [2]Negrin A, Chinchilla Mazariegos O, McNeil CL, Hurst WJ, Kennelly EJ. Residue

  泰來草。圖片來源： 維基百科 你知道海草減少了很多嗎？因為我們不住在海裡，所以除非我們特別下海去看，很難知道海草到底是增加還是減少。 根據研究發現，自 1880 年以來，全球海草草地一直在減少，所有七個生物區的海草面積都下降，目前估計的淨損失為 5602 平方公里，佔調查面積的 19.1%[1]。海草草地的下降是非線性的，在幾個生物區都觀察到了迅速而破紀錄的損失 [2]。導致海草損失的因素包括水質不佳，沿海發展，破壞性的底部捕魚和人類活動 [3] [4]。海草草地的消失對氣候監管、食物供應和生物多樣性產生重大影響 [5]。 雖然在某些地區，海草草地最近已經穩定或顯示復甦跡象，但整體損失仍大於增長 。最近的研究發現，還有一個原因導致海草減少：海中生物的啃食[6]。 大家聽到可能會覺得：海中的生物本來就會啃食海草，為什麼會成為海草減少的原因呢？照理說，海中的草食動物應該早就與海草之間達成平衡了不是嗎？ 雖然聽起來怪罪海中的草食動物好像沒什麼道理，但是研究團隊發現，因為全球暖化，使得海水也變暖，於是原來居住在熱帶海洋中的海龜、海牛等草食動物就紛紛往較高緯度的亞熱帶海洋移動。 這個現象被稱為「熱帶化」（tropicalization）。 但是，亞熱帶區域的海洋雖然也有海草，但是這些海草因為亞熱帶區域日照長度較短、平均的日照強度也較低，所以它們生長的速度並不像熱帶區域的海草那麼快。 當大批來自熱帶海洋的草食動物啃食它們，但它們並沒有辦法快速生長回復原狀，於是海草就漸漸減少了。 研究團隊為了證實他們的想法，他們在緯度23度的區域挑選了多處海洋（包括巴拿馬、貝里斯、美國、墨西哥、開曼群島等），觀察這些區域的泰來草（ Thalassia testudinum ，俗稱龜草）。 他們發現，這些區域的泰來草在被啃食後，的確生長的速度比較低緯度的區域的泰來草要慢得多。 要怎麼辦呢？又不可能不讓那些草食動物游過來，畢竟海水的確正在變暖，我們自己在天氣熱的時候都會想鑽進冷氣房了，怎麼能怪那些動物要往較高緯度的地方游過去呢？更不用提氣候變遷是我們的造作。 研究團隊認為，雖然一時之間無法逆轉變暖的氣候，但是如果我們可以降低海洋污染，這樣能透過海水的陽光會比較多，海草們的光合作用就會比較旺盛，也會生長得比較快。 當然，釜底抽薪之計還是應該要降低溫室氣體的排放，降低暖化甚

常春藤。圖片來源： 維基百科   聽過綠牆嗎？綠牆是一種垂直綠化系統，利用植物覆蓋建築物的牆面，不僅美化環境，也有助於改善城市的空氣品質。它們透過植物葉片捕捉空氣中的懸浮微粒（如塵埃和污染物），同時還能提供隔熱、降噪、增加生物多樣性等多重益處。綠牆可以安裝在室內或室外，成為都市中一個生態友好的綠色空間。透過精心選擇適合的植物種類，綠牆不僅美觀，也能成為實現可持續城市發展的一部分。 綠牆分為兩種，一種是以蔓生植物構成立面（所謂的「綠色立面」Green facades），另一種則不一定是蔓生植物，而是以許多不同種類的植物構成所謂的「植生牆」（living walls）。 但是，使用的植物種類，對於能不能吸收懸浮微粒很重要；而植物能不能耐污染，也會影響到構建與維護綠牆的成本。 為了找到最適合構建綠牆的植物，研究團隊收集了十種不同的寬葉植物，建立了一個實驗性綠牆，並研究了這些植物對大氣中懸浮微粒的去除能力。 透過研究葉片的微觀形態特徵（氣孔密度、毛髮密度、葉片表面粗糙度）進行了檢測。量化了不同植物葉片上微粒物質的密度，並對不同粒徑的微粒進行了分析。 另外，研究團隊也進行了雨水清洗效率的評估，比較了雨前和雨後葉片表面上懸浮微粒的濃度變化。 他們還進行了元素組成分析，以了解植物捕捉的微粒物質的成分。最後，研究團隊還研究了植物的空氣污染容忍指數（APTI），以評估植物對空氣污染的耐受能力。 這些實驗有助於研究人員了解不同植物對微粒物質的捕捉和保留能力，並為選擇合適的綠牆植物提供了重要信息。 研究團隊發現，特定的葉片微觀形態特徵，如表面粗糙度、葉毛密度和氣孔密度，對於增加微粒的捕捉能力有正面影響。葉片愈粗糙、葉毛愈多，對於微粒的捕捉能力比較好；而氣孔的數量則關連較不明顯。同時，宏觀形態特徵，例如葉片大小和形狀，也可能影響微粒的沉積。不同植物種類的葉片特徵在微粒沉積過程中起著不同的作用，意味著特定葉片的形態學特性可以增強或減弱其對空氣中微粒物質的過濾效率。 整體看來，在捕捉與保留微粒上表現最好的是常春藤 （Ivy， Hedera helix ）和紅杉（Coastal redwood， Sequoia sempervirens ）。這兩種植物的葉片微觀形態特徵，如表面粗糙度、毛髮密度和氣孔密度，有助於高效捕捉空氣中的顆粒物。另外，蜂室花（ Iberis semper

圖片來源： 維基百科   華人以前是不吃沙拉的。事實上，直到現在，還是有人認為吃沙拉像「吃草」。但是對歐美人士來說，沙拉是不可或缺的菜餚。 但是，吃生菜有其風險。理論上洗乾淨了應該就是安全可食，但是如果在包裝處理廠不幸被病菌污染，那麼就是災難的開始。每年，總是會看到媒體報導，哪裡又有蔬菜遭到大腸桿菌或沙門氏桿菌污染，造成多少人生病、多少噸的蔬菜下架銷毀等等。 在這些新聞裡面，最常見的就是萵苣了。其他的蔬菜，似乎比較少聽到有這類的狀況。這使得伊利諾大學的研究團隊感到非常好奇，於是他們做了一些實驗。 於是他們把這五種菜（萵苣、羅曼生菜、羽衣甘藍、菠菜、寬葉羽衣甘藍[collard]）都污染了致病性大腸桿菌（ E. coli O157:H7），然後放在4° C 兩週、20° C 六天、37° C九小時。 為什麼要測試在4°C存放兩週，是為了模擬生菜安全儲存的溫度條件，評估致病性大腸桿菌在此條件下在不同蔬菜表面的存活和生長潛力。 20°C被視為溫度濫用條件，是因為這個溫度範圍高於冷藏溫度但低於熱食安全溫度，這樣的條件易於細菌生長和繁殖，特別是對於食品安全中常見的致病菌，如致病性大腸桿菌。在這項研究中，20°C的設定反映了在食品儲存和處理過程中可能發生的溫度控制不當情況，尤其是在非冷藏條件下的食品安全風險。此溫度條件下的測試旨在模擬和評估在實際應用中可能遇到的溫度濫用情況，以及這種情況對食品安全的影響，從而提供預防和控制食品傳染源的策略和見解。 結果如何呢？ 研究團隊發現，在4°C存放兩週後，羅曼生菜、萵苣和羽衣甘藍上的致病性大腸桿菌數量逐漸減少，到第14天時在萵苣、羅曼生菜和羽衣甘藍上變得不可檢測，而在菠菜和寬葉羽衣甘藍上仍能存活。 在20°C條件下，致病性大腸桿菌在所有五種蔬菜上均能存活，並在羅曼生菜、萵苣和寬葉羽衣甘藍表面的前3-4天內稍微增加（0.2-2.04 log CFU/cm²），之後開始減少。 而在37°C下，致病性大腸桿菌在寬葉羽衣甘藍上的增長最為顯著，其次是菠菜、羅曼生菜和萵苣。在九小時的存放期間，羽衣甘藍上的致病性大腸桿菌數量略有下降。 所以，病菌能不能在蔬菜上存活，與蔬菜的表面平滑與否、是否含有蠟質、以及儲存的溫度都有關。如果在儲存的過程中，能夠全程保持4°C，其實病菌並不容易存活。 但是，倉儲以及運送總難免有些不盡如人意的情

  圖片作者：ChatGPT 大家對所謂的植物三要素應該都不陌生，就是所謂的氮、磷、鉀，都是植物的必需元素，也都是植物的巨量元素（macronutrient）。 最近這些年，大家總是在談氮與磷，好像都沒有什麼提到鉀。最近有一篇論文提醒大家，鉀也是有危機的。 我們先來看看鉀對植物的重要性。鉀對植物的開花過程至關重要。鉀有助於調節植物體內的水分，這對於花朵的形成和開放非常重要。它還參與植物的光合作用和能量轉換過程，這些都是支持開花和果實發育的關鍵生理活動。缺鉀的植物通常開花不良，花朵和果實的大小和質量也會受到影響。因此，確保植物獲得足夠的鉀對於促進健康的開花和生產高質量果實至關重要。另外，植物缺鉀葉片會變黃、邊緣出現點狀壞死，植株容易倒伏，並容易被真菌感染。 雖然氮、磷、鉀是肥料中的三大主要營養元素，鉀的使用和管理常因焦點主要放在氮和磷上而被相對忽視。鉀經常被忽視，是因為它在農業營養管理中不像氮和磷那樣受到重視。這部分是由於鉀的角色和作用在植物生長中不如氮和磷那麼直接明顯。氮和磷對作物產量和質量的影響更容易被觀察和量化，而鉀素的作用則更加間接，如影響水分調節、病害抵抗力和作物品質等。此外，鉀在土壤中的動態較為複雜，其可利用性受到多種土壤物理和化學性質的影響，使得對其管理更加困難。因此，相較於氮和磷的管理，鉀的管理在農業生產中往往沒有得到足夠的重視。 但是，鉀的管理對食物安全和淡水生態系統健康有顯著影響。適當的鉀管理可以提高作物產量和品質，對維持食物安全至關重要。然而，鉀肥的過度使用或不當管理可能導致土壤和水質污染，影響淡水生態系統的健康。鉀流失到水體中可能促進藻華的形成，威脅水中生物的生存。因此，平衡鉀的使用，既滿足農業生產需求又保護環境，對於促進可持續發展至關重要。 研究團隊發現，鉀肥不均衡使用的原因主要包括對鉀在植物生長中作用的認識不足、經濟因素、以及土壤管理和肥料應用策略的差異。農民可能因為對鉀需求的誤解或是為了節省成本而忽視鉀肥的使用，尤其在短期內看不出明顯效果的情況下。此外，土壤中鉀的自然豐富度差異相當大，缺乏有效的土壤檢測和管理計畫也導致鉀肥使用不當。缺乏對於土壤鉀含量和作物需求精確測量的技術和知識，也是鉀肥使用不均衡的重要原因。 雖然全球鉀資源不會立即耗盡，但是鉀肥的可持續供應面臨挑戰。鉀資源分佈不均，主要礦藏集中在加拿大、俄羅斯、白俄羅斯、

  圖片來源： 維基百科 都市人如你我，買玉米通常都是剝好的，只要清洗切段就可以下鍋，從來不會去想到玉米外面還有所謂的穗包葉（husk）。 但是有一次我買了在地農友的有機玉米筍，結果發現穗包葉超多的，讓我有一種感覺就是我其實是花錢買了穗包葉，裡面的玉米筍是贈品！ 剝除那些穗包葉其實沒有很麻煩，但是買三斤玉米筍卻得到兩斤的穗包葉，真的也是覺得很無奈。有沒有什麼辦法可以減少穗包葉的數量呢？ 最近中國的一個研究，還真的改變了玉米的穗包葉的數量，只不過他們讓穗包葉增加，而不是減少。 研究團隊發現了一個稱為 ZMET2 的基因。這個基因是一個甲基轉移酶（methyltransferase），它在玉米中主要是負責調節CHG和CHH序列的甲基化，而且這種調節作用是基因特異性的。 CHG和CHH序列指的是DNA中的特定核苷酸序列，其中"H"代表除了G（鳥嘌呤）以外的任何核苷酸（A、T或C）。DNA甲基化是一種表觀遺傳機制，涉及到在DNA分子的特定位置添加甲基化基團，這對基因表達有重要的調控作用。 在植物中，CHG序列可以代表三種可能的組合：CAG、CTG或CCG。對植物來說，CHG甲基化是維持基因沉默和轉座子（移動DNA序列）穩定的重要機制。 而CHH序列就比較複雜了，它包括CAA、CAT、CAC、CTA、CTT、CTC、CCA、CCT和CCC等多種可能的組合。CHH甲基化在植物中同樣重要，尤其是在胚胎發育和種子成熟過程中調控基因表達和轉座子的活性。 這兩種甲基化模式在植物的基因沉默、基因表達調控、以及對環境條件的適應過程中扮演著關鍵角色。它們是植物基因組動態調控的重要部分，影響植物的發育、進化以及對環境壓力的反應。 研究團隊發現，在 ZMET2 基因3'非轉錄區的一個多態性10-bp插入/缺失變異，造成這個基因的表現量降低。透過對 zmet2-1 突變體和野生型植物的全基因組雙硫酸鹽序列分析（WGBS），他們發現在 zmet2-1 突變體中，CHG和CHH（但不是CG）的甲基化水平顯著降低，進一步確認了 ZMET2 對CHG和CHH甲基化的特異性需求。 進一步的分析發現了 ZMET2 主導的CHG和CHH甲基化在細微尺度上的調控，透過識別差異甲基化區域（DMRs），在突變株相對於野生型植物中，發現了大量的低甲基化CHG DMRs（

  圖片作者：ChatGPT 2023年發表在《細胞》上面的那篇關於植物會出聲的文章，引起了非常多人的關注。畢竟，我們認知的植物是安靜無聲的，如果植物生病、受傷、缺水會叫，那是否代表著植物並不如我們想像中那麼無感呢？ 最近有一篇回顧論文，討論關於植物是否真的會對聲音有反應。 過去曾有許多不同的研究發現，用聲音可以刺激植物；如「蜂鳴授粉」（buzz pollination），以及延遲果實成熟等反應。而分子層面的研究也發現，聲音的確可以引發基因表現的改變。 但是，還是很難分辨到底今天植物是真的「聽到」聲音，還是只是感受到音波的震動。而且，植物到底用什麼器官去聽呢？ 曾有研究團隊發現，阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）與番茄的葉毛（trichome）會隨著音波擺動。但是，能夠讓葉毛擺動的聲音，大抵上都是高頻率的「噪音」。而且，這還是可能只是震動帶來的效果。 也有人提出，植物可能是使用對物理性刺激有反應的離子通道（mechanosensitive ion channels）。不過，這部分還沒有得到證實。 總而言之，目前科學家們還是不知道植物用什麼來「聽」聲音（如果它確實會聽的話），而植物之間是否會透過聲音來聯絡呢？目前也仍屬未知。 參考文獻： Son, J.-S., Jang, S., Mathevon, N. and Ryu, C.-M. (2024), Is plant acoustic communication fact or fiction?. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.19648

  卡羅萊納滿江紅。圖片來源： 維基百科 滿江紅（ Azolla ）是蕨類的一個屬，但是它看起來更像浮萍。因為季節變化時會轉紅，所以得了這麼一個風雅的名稱。 根據維基百科的資料，滿江紅這一屬的植物生長極快，不到兩天就可以長一倍。其中尤其是印度的羽葉滿江紅更是高產。 最近有一個研究，想開發滿江紅作為新的食物。 過去沒有想到要吃它，主要是因為它的多酚（polyphenols）含量比較高。 讀者可能會想：多酚不就是類黃酮嗎？不是對身體有好處嗎？ 雖然類黃酮對身體是有好處的，但是太多了也會有問題，會干擾養分吸收。大概是因為滿江紅會轉紅吧，所以過去被認為可能不太適合食用。 但是這次，研究團隊認真的去測了一下卡羅萊納滿江紅（ Azolla caroliniana Willd）的多酚含量，發現並沒有多高。 然後，他們用三種不同的方法來煮它：水煮、壓力鍋、發酵。三種不同的煮法都可以降低它的多酚含量，發酵的效果尤其好。 與一些蔬菜、穀物（如稻米、小麥、番茄、大豆等）比較，滿江紅的鈣、鉀、磷含量豐富，蛋白質含量也不低。 不過，認真要吃它的話，滿江紅好吃嗎？ 根據研究團隊請廚師品嚐後的評語是：「清脆多汁，雖然沒有太多的味道，但帶有一些土壤、金屬、礦物質、蘑菇、苔蘚和草的味道。」 或許可以開發幾個滿江紅菜單之類的？ 參考文獻： Daniel Winstead, Francesco Di Gioia, Marjorie Jauregui, Michael Jacobson. Nutritional properties of raw and cooked Azolla caroliniana Willd., an aquatic wild edible plant. Food Science & Nutrition, 2024; DOI: 10.1002/fsn3.3904