老葉的植物王國

大家都知道動物有血紅素，負責幫我們攜帶氧氣到全身各處。 但是植物有血紅素嗎？植物要血紅素做什麼？ 照理說，植物應該不需要什麼蛋白質幫他們攜帶氧氣並運送到全身各處，畢竟光合作用本身已經讓植物細胞充滿氧氣了。 但是很有意思的是，植物真的有血紅素，雖然沒有紅血球。雖然我們一般認為血紅素的功能是攜帶氧氣，但科學家研究的結果認為，血紅素最早的功能應該是偵測氧氣的存在，而不是攜帶氧氣（1）。 在植物裡總共有三種血紅素，第一種稱為「共生血紅素」（symbiotic，sHbs），主要分佈在豆科植物裡面，提供共生的根瘤菌以及根瘤內的植物細胞生存所需的氧氣。因為固氮作用（nitrogen fixation）是厭氧的反應，在有氧氣的存在下，根瘤菌內的固氮酵素（nitrogenase）會很快失去活性，因此在根瘤中必需維持在微氧（microaerobic）的狀態下：只能有一點點氧氣來提供根瘤菌與根瘤內的植物細胞生存，但是不能太高造成固氮酵素失去活性。因此，豆科植物中都有「共生血紅素」的存在。 第二種稱為「非共生血紅素」（non-symbiotic，nsHbs），分佈得非常廣泛，依照序列的分析、在植物中表現的狀況以及與氧氣結合的特性分為兩大類。單子葉植物多半沒有第二類的非共生血紅素（nsHb2），但是會有至少一個第一類非共生血紅素（nsHb1）；而雙子葉植物通常會具備兩類，不過在豆科植物（以及部分雙子葉植物）中已經演化為共生血紅素了。 第三種稱為「片段血紅素」（truncated, trHbs）。 非共生血紅素到底有什麼功能呢？目前的研究結果認為，第一類可能與缺氧有關，在缺氧時用來改進植物的能量狀態；第二類則與粒線體細胞呼吸作用有關，在粒線體進行細胞呼吸作用時可以改進他的氧氣供應狀態（2）。 最近，瑞典的隆德大學（Lund University）的研究團隊，在甜菜（sugar beet，Beta vulgaris ssp. vulgaris）裡面找到了四個血紅素的基因，其中三個是非共生血紅素，第四個是片段血紅素。三個非共生血紅素裡面有兩個屬於第一類，一個屬於第二類。其中第二類的非共生血紅素（BvHb2）的表現量最高，而且在不同的部位裡表現量都很大（種子除外）。 甜菜根的橫切面。圖片來源： wiki 表現量有多大呢？一公頃的甜菜，可以萃取出一至兩公噸的血...