老葉的植物王國

  萵苣。By MyName (Mahlum) - Own work , Public Domain,  萵苣可以助眠？ 這是我看到論文時，第一個產生的疑問。 畢竟，俗稱「美生菜」的萵苣，總是在沙拉中扮演著「充場面」的角色，所沒想過還會有藥效呢！ 來看看吧！ 看文章

  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...

  圖片來源： 維基百科 有些菜（如高麗菜、白菜、萵苣等）會出現「捲心」的性狀：葉片一片片往內捲，形成一個圓球。這樣的性狀到底是怎麼形成的，過去一直都不是很清楚。 最近的研究發現，萵苣之所以會有捲心的性狀，是因為 LsKN1 這個基因的高度表現所造成。 但是這個基因高度表現的方式很特別喔～研究團隊發現，在捲心萵苣中， LsKN1 基因的第一個外顯子（exon）被插入了一個類CACTA轉位子（CACTA-like transposon）。這個轉位子的作用類似於一個啟動子（promoter），於是插入 LsKN1 這個基因便以不完整的形式高度表現，而這個高度表現的突變基因接著便去找尋另一個基因 LsAS1 的啟動子，抑制它的表現，造成葉片往內捲（捲心）的性狀。 不知道在高麗菜與大白菜中，是否有類似於 LsKN1 與 LsAS1 的基因呢？是否也擔任了類似的角色？研究團隊發現，插入LsKN1的這個轉位子，並不存在於野生種的萵苣中，所以到底類似的基因是否存在於其他有捲心性狀的蔬菜裡，還需要更多的研究來釐清。 參考文獻： Upregulation of a KN1 homolog by transposon insertion promotes leafy head development in lettuce Changchun Yu, Chenghuan Yan, Yuling Liu, Yali Liu, Yue Jia, Dean Lavelle, Guanghui An, Weiyi Zhang, Lei Zhang, Rongkui Han, Robert M. Larkin, Jiongjiong Chen, Richard W. Michelmore, Hanhui Kuang Proceedings of the National Academy of Sciences Dec 2020, 117 (52) 33668-33678; DOI: 10.1073/pnas.2019698117

正在收穫萵苣的太空人。圖片來源： NASA 要進行長程的太空旅行，就必須有辦法在太空中自行生產食物。美國太空總署一直致力於讓太空人在國際太空站（ISS）中種植農作物，幾年前已取得初步成功。 能夠種植蔬菜當然好，但是太空蔬菜是否跟地球蔬菜一樣營養呢？這點是必須注意的，畢竟如果無重力或微重力環境會對植物的生長造成影響，進一步影響到農作物的營養價值，這樣長久下去太空人的健康也會受到影響。 最近發表的一項研究顯示，在太空站生產的萵苣（ Lactuca sativa ）其營養價值與在地球上生產的一樣好。這裡採用的萵苣品系是紅色羅蔓生菜（red Romaine lettuce）。太空人們把這些羅蔓生菜放在墨西哥捲餅（taco）與起士漢堡中一同食用。 研究團隊同時也分析了在太空站生長的萵苣的微生物體，發現在太空站生長的萵苣，其微生物體的組成比在地球上生長的萵苣要複雜。 未來太空總署將進一步在太空站中種植高麗菜（cabbage）等蔬菜。或許未來真的可以在火星種馬鈴薯喔！ 參考文獻： Frontiers, DOI: 10.3389/fpls.2020.00199