老葉的植物王國

前面提到，對於菸草的研究，讓加納與阿拉德開始懷疑，是外界的刺激影響到菸草的花期；當時有另一種植物也引發了他們的興趣：大豆。 由Mooers在1908年發表的論文提到，不管何時種下大豆，它都在固定的日期開花；當加納試著將大豆種在冬天有暖氣的溫室裡時，他們很驚訝的發現，大豆一下子就開花了。 這代表，對於大豆的花期來說，溫度不大重要；但是冬天不只是光照的時間不夠，光的強度也變低很多。所以，到底是光的強度還是光照時間重要呢？ 加納與阿拉德注意到被薄布（cheesecloth）蓋住的植物也在同時間開花--所以，這代表著可能是光照時間比較重要吧。也就是說，如果可以成功控制光照長度，應該可以調整植物的花期。 於是就開始了令人腰酸背痛的實驗。如果是在二十一世紀的現代，我們只需要定時器來控制燈的開關；可惜當時還沒有這種設備。所以，阿拉德只好蓋了個類似「狗屋」的房子作為暗房。 阿拉德的暗房。圖片來源： 美國農業部1920年年報 。 暗房有空調，但是沒有窗戶。植物一旦放進去了以後，拉上門，就沒有光了。 從1918年7月10日下午四點開始，阿拉德帶著一箱正在開花的北京種大豆（Peking soybean）與三盆新種菸草進去「狗屋」裡。第二天早上九點，他再把他們拿出來。就這樣，每天上午九點、下午四點，他重複著這個工作，讓植物每天只照射7小時光照。在七月的Arlington（美國農業部實驗室所在地），每天日照的時間超過14小時。每天每天，阿拉德都來搬植物兩趟，週末也不例外。 實驗的結果呢？ 新種菸草終於開始開花、結子了！而大豆在不到兩週的時間，豆莢都長大、接近成熟了。相對的，擺在外面接受14小時光照的控制組，豆莢都才剛剛長出。再兩週以後（也就是實驗開始一個月），大豆的豆莢已然成熟，葉片枯黃掉落；但控制組的豆莢都還是綠的。 於是，世界上頭一遭，植物光週期的秘密被發現了。很快的，加納與阿拉德也意識到，日照週期比起降雨、溫度、土壤肥份等因素，其實是最穩定的外界刺激來源。 加納與阿拉德於1920年發表的研究，刊載於「農業研究期刊」。 圖片擷取自： 美國農業部 。 加納與阿拉德在1920年於「農業研究期刊」（Journal of Agricultural Research）發表了他們的研究，並第一次使用「光週期」（photoperiodism）...

研究植物的人應該不會不知道光敏素！它是植物最重要的光受器，缺乏光敏素的植物，因為感光出現障礙，所以會有輕重不一的症狀。對於不了解光敏素的功能的讀者，筆者建議可先由「 植物的眼睛：光敏素 」這篇開始閱讀，然後可以接著看「光敏素與光合作用 （一） 、 （二） 」。 至於對光敏素已經有了解的讀者，就來聽聽筆者說故事吧！故事要從1906年說起。在1906年，菸草田裡出現了一株新種的菸草。它的葉片大而寬，植株可以長到親本Maryland Narrowleaf tobacco的兩倍大。 對於菸草農夫來說，這當然是天大的好消息。可是當他們把這個新種（被命名為Maryland Mammoth tobacco）帶到北方去種植時，它怎樣也不開花！ Maryland Mammoth tobacco（右）。 取自 美國農業部1920年度報告 。 怎麼辦呢？這時候美國農業部（USDA）就來想辦法了。當時在農業部上班的兩位科學家，加納（Wightman Wells Garner）與阿拉德（Harry Ardell Allard）用了許多方法，想要「逼」這新種菸草開花。 他們用了許多方法，包括讓它乾一陣子、或是讓它長到滿盆（pot-bound）等，但是都不能讓它開花。但是，在實驗的過程中，加納與阿拉德注意到幾件事： （一）、砍掉莖葉的新種菸草，後來（秋冬）開花了； （二）、在秋天播種的新種菸草，當養在溫室裡的時候，很快就開花了； （三）、秋天播種的新種菸草，到了四月，又開始長新芽；這新芽又是整個夏天都不開花。 所以，加納與阿拉德便開始懷疑，是否這新種菸草開花與否，跟植物的年紀沒有關係，而是受到外界的某種刺激，影響到它的花期。 當時他們並不知道，有位植物生理學界的大老Georg Albrecht Klebs在海德堡也在研究影響植物開花的因素。Klebs用一種阿爾卑斯山上的多肉植物 Sempervivum funkii （卷絹）作為實驗材料。 Sempervivum funkii 。圖片來源： wiki Klebs發現，當他把卷絹在四月時放在黑暗裡兩三週以後，卷絹在夏天就不開花；但是溫度、肥料等等都不能使它開花。到1912年冬天，Klebs把卷絹連續照了幾天的電燈。妙的事情發生了！隔年的夏天，卷絹提早了三週開花！ 於是Klebs下了結論：春...