老葉的植物王國

  不同突變株稻米的耐熱實驗。圖片來源： Nature Communications 東亞的稻米分為秈米（ O. sativa subsp. indica ）與粳米（ O. sativa subsp. japonica ）兩大品種/品系。一般來說是南秈北粳，大約以長江為界。台灣日治時代以前也以栽培秈稻（在來米）為主，但在日治時代時受到日人影響，目前以粳稻為主。 過去的研究知道秈稻比粳稻要耐熱，這也是為什麼南方以栽培秈稻為主；也有一些研究發現粳稻有耐冷基因。最近的研究發現，稻米中的 SLG1 （slender guy 1）基因與耐熱性有關。 SLG1有什麼功能呢？這個基因負責將tRNA （transfer RNA，轉運RNA，在轉譯作用中負責將胺基酸運送到正在合成的肽鏈上）的第二個反密碼修飾，而且只負責修飾U。也就是說，如離胺酸的基因密碼是AAA，在tRNA上就是UUU，而第二個U就會被SLG1蛋白給修飾。 過去在酵母菌、線蟲以及人類都看到，如果tRNA的第二個反密碼修飾（稱為tRNA 2-thiolation，tRNA的硫化）出問題，會影響到生物的耐熱性，甚至會造成疾病。在酵母菌的tRNA的第二個反密碼修飾出問題，會使酵母菌出芽能力和繁殖速度都出問題；在線蟲的tRNA的第二個反密碼修飾出問題，會使線蟲變得對溫度敏感。 在稻米呢？ slg1 突變株的米粒變長、植株變得細長、根系出現缺失。對照酵母菌與線蟲的研究，研究團隊決定看看 slg1 突變株的耐熱性是否有問題。 結果發現， slg1 突變株在攝氏45度下處理44小時後，有84%都死了，但野生種有九成存活；而過度表現 SLG1 的稻米則高溫處理後存活率高於野生種。 由於 SLG1 基因產生的蛋白質必須要跟另一個蛋白質（稱為CTU1）組成複合體後，才能去修飾tRNA的第二個反密碼，於是研究團隊找到了稻米的CTU1（稱為RCTU1），並進一步觀察這個基因產生缺失是否也有耐熱的問題。 結果發現，少了 RCTU1 的稻米，在高溫處理後只有36.5%存活；若少了 RCTU1 與 SLG1 ，則在高溫處理後只有5%存活。少了 SLG1 的稻米其存活率介於這兩者之間。 偵測這些植株中tRNA修飾（硫化）的含量也發現，少了 SLG1 基因的稻米，其tRNA修飾的程度比野生種要少得多。 研究團隊分析秈稻與粳稻的 ...

稻米（1,2）。 圖片來源：Chen et al, doi: 10.1007/s11430-019-9585-2. 稻米是亞洲最重要的穀物，在東亞與南亞尤其重要。在中亞，稻米也是非常重要的穀物，但是相關的考古證據並不多。 亞洲的稻米分為兩大品種：秈稻與粳稻。秈稻多分佈在亞洲南部、粳稻多分佈在北部。 最近一個國際研究團隊在中亞的東南烏茲別克斯坦的Surkhan Darya地區的Khalchayan考古現場發現了兩顆完整的米粒。從米粒的長寬比看來，這兩粒米應該是粳米（japonica）。 除了稻米，他們還發現了小麥、大麥、豌豆、亞麻、小扁豆、葡萄和其他農作物。 這個發現顯示了在公元250年時，居住在中亞的人們應該已經開始「吃飯」了。 參考文獻： G. Chen et al. 2020. Kushan Period rice in the Amu Darya Basin: Evidence for prehistoric exchange along the southern Himalaya. Sci. China Earth Sci 63, 841-851; doi: 10.1007/s11430-019-9585-2

圖片來源： Wikipedia 稻米是世界經濟最重要的穀物之一，扣掉動物食用的部分，稻米是世界產量第一的穀物。 但是，它本來一種野生植物。人們究竟在多久以前把稻米帶進他們的世界？之前最古老的發現在浙江餘姚河姆渡文化遺址，約為6,000-7,000年前。雖然曾在湖南省道縣玉蟾岩發現四枚水稻穀（14,000-18,000年前），但因為無法確認是否為人工種植的水稻，目前還是認定水稻馴化時間為6,000-7,000年前。 不過，最近的發現，揭示了水稻馴化的年代可能要再往前提三千年。 浙江省的文物考古研究所三名研究人員，與多倫多大學教授加里·克勞福德合作，在長江下游的虎溪地區的溝裡，發現古老的馴化稻片段。他們發現的主要是水稻的底部、稻殼和葉表皮；種種跡象顯示這些水稻有被特意培養，並不是野生稻。在這遺址發現的水稻植物遺存，具有粳米（短粒米）的特性；因此，這次的發現也第一次澄清了這個特定的水稻作物的血統。 除了稻米以外，研究團隊還找到了先進的陶器和石器，還有獸骨、木炭和其他植物種子。 找到遺址只解開了問題的一小部分。最重要的問題是：究竟是什麼迫使他們放棄狩獵、採集，全心全意地投入農耕？這可能是全世界的人類考古學家共同的問題。 參考文獻： Yunfei Zheng, Gary W. Crawford, Leping Jiang, Xugao Chen. Rice Domestication Revealed by Reduced Shattering of Archaeological rice from the Lower Yangtze valley. Scientific Reports, 2016; 6: 28136 DOI: 10.1038/srep28136