老葉的植物王國

  圖片作者：NotebookLM 生物學課本告訴我們，小麥跟大麥早在 800 到 1200 萬年前就「分家」了，是兩個不同的物種。但最近的研究發現：在過去一萬年，這兩位「兄弟」雖然分開演化，卻不約而同地做出了幾乎一樣的生存選擇。 不過，如果你以為就是「馴化症候群」，那誤會就大囉！ 看文章

  二列與六列大麥。By Xianmin Chang - Own work by Xianmin.Chang@orkney.uhi.ac.uk; changxianmin2002@yahoo.co.uk, Public Domain,  雖然目前直接吃大麥的人已經很少了，但是大麥還是人類最早栽培的穀物之一，對於人類文明的發源有不可磨滅的貢獻。考古證據發現，早在一萬多年前，肥沃月彎地區的人類就開始種植它。 但是關於大麥的馴化起源地，還是無法確定...直到現在。 看文章

菠菜。By Otto Wilhelm Thom&eacute - Prof. Dr. Otto Wilhelm Thomé Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz1885, Gera, Germany www.biolib.de, Public Domain,   菠菜是全球廣泛栽培的重要葉菜，從西方料理的菠菜派，到東方的炒菠菜、青菜豆腐湯，都是餐桌常客。過去普遍認為菠菜的馴化起源於「波斯」（今伊朗一帶），甚至在英文文獻中常見「Persian vegetable」的說法。不過，這樣的說法其實還沒有實際驗證過。 最近，終於有針對菠菜的研究了～結果令人意外～ 看文章

  菠菜。By Otto Wilhelm Thom&eacute - Prof. Dr. Otto Wilhelm Thomé Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz1885, Gera, Germany www.biolib.de, Public Domain,  你知道嗎？這株在自助餐、便當盒裡常見的綠葉蔬菜，其實有著跨越千年的旅程與遺傳密碼。今天，我們就來揭開菠菜（Spinacia oleracea）的身世之謎，看看它是怎麼從波斯走向世界，又是怎麼一步步變得「好吃、好種、好賣」。 看文章

  圖片作者：ChatGPT 葡萄不像蒲公英，會藉著絨毛乘風而起四處旅行；但仗著它對人類的經濟價值與文化意義，在人類旅行的時候，會帶著它們的種子與枝條一起漂泊。從西亞的馴化中心，到中國的綠洲、非洲的山谷、歐洲的酒莊，葡萄的遺傳密碼記錄下了一段又一段人類遷徙的軌跡。 我們一起來看看這個系列的 最後一篇 吧！

  夏多內葡萄。由 英文維基百科的 Swallowtail - Transferred from en.wikipedia to Commons by Hejsa., 公有領域,  我們常以為作物的馴化歷史是一條直線，因此我們也認為歐洲釀酒葡萄的歷史就是從西亞或高加索馴化後傳入地中海，進而蔓延到義大利、法國、西班牙這樣的直線。但如果你仔細看看葡萄的基因體，就會發現或許作物馴化的歷程，更像南美洲的探戈一樣，東邊幾步，西邊幾步，亂中有序！ 看文章

圖片來源： 期刊  過去科學家認為，植物的馴化由於人類常常只選擇少數基因型，因此往往會產生瓶頸效應。 但是也有些科學家認為，馴化作物的多樣性降低是漸進的，而不是突然發生的。 最近，一本文藝復興時代的標本書，為番茄的馴化提供了重要的資料。 看文章

  酪梨。By B.navez - Own work , CC BY-SA 3.0,  酪梨（Avocado）不只是網紅級超級食物，更是全球超過 90 億美元 的農業產業。你或許在早午餐店點過酪梨吐司，或者喝過酪梨牛奶，但你是否曾想過：這種滑順濃郁的果實，從何而來？ 為什麼我們今天吃到的酪梨，和野生酪梨完全不同？   最近的研究，揭開了酪梨的演化之謎！ 來看看 ！

  圖片來源：維基百科 發源於中南美洲的辣椒，過去一向以為是在中南美洲的高地馴化。 但是，最近有科學家收集了許多證據，對這個看法提出了異議。 有哪些證據呢？所以，他們認為辣椒在哪裡馴化呢？ 看文章

  棉花。圖片來源：維基百科 作物的馴化，讓它們發生了許多改變；但最近的研究發現，除了讓可吃的部位變大、多年生變為一年生、雌雄異株成為雌雄同株，其實還有更多變化！ 看文章

  圖片：維基百科 馴化對植物真的影響多多，最近對棉花的研究發現，馴化品系的棉花與野化的棉花，對病蟲害的反應不一樣喔！ 看文章

  圖片來源：維基百科 馴化對植物造成很多影響，但是有一個影響是：有些基因就這樣不見了！ 這個現象普遍嗎？消失的基因多嗎？ 看文章

  圖片來源：維基百科 馴化（domestication）簡而言之就是將動物或植物帶回家飼養/種植，並且能夠代代繁衍的過程。動植物的馴化對於人類歷史有非常重要與深遠的影響，因此在人類歷史上瞭解動植物何時被馴化，也是一個很重要的課題。 過去 15 年來，關於植物和動物馴化過程的研究，因為以下的原因，有了大量發展： 1. 跨學科研究的增加：馴化研究領域吸引了來自人類學、考古學、生物學、遺傳學、生態學和第四紀科學等多個學科的學者。這種跨學科的合作增加了我們對馴化過程複雜性的理解，並促進了新理論和方法的發展。 2. 科技進步：DNA 分析技術的進步特別重要，因為它允許科學家對古代遺物和樣本進行基因分析，發現了植物和動物的馴化歷史和遺傳變化。此外，遙感和地理信息系統（GIS）技術的應用也改善了我們對古代農業和馴化事件地理分佈的理解。 3. 新證據的發現：在全球不同地區進行的考古發掘帶來了新的證據，顯示植物和動物的馴化是一個緩慢且複雜的過程，並且在不同地區以不同的速度和方式發生。這些新發現挑戰了之前關於馴化過程的一些傳統觀點。 4. 全球化和文化交流的角度：各地的科學家開始關注植物和動物如何在過去數千年間跨大陸擴散，以及這些過程如何影響全球生物多樣性和農業。這種對於早期食物全球化的興趣推動了對馴化過程多地區和全球性質的深入研究。 這些因素共同促成了關於植物和動物馴化與傳播的過程的文獻在過去 15 年的大量發展，並深化了我們對這一重要歷史過程的理解。 但是，雖然這兩個過程（馴化與傳播）經常在不同的理論框架內被考慮，但我們的解釋中缺少一個概念性的橋樑，將這些長期過程與多區域、全球性散佈的馴化性質聯繫起來。 在這篇論文中，提到兩種不同的理論框架：一種與演化生物學相關，在更新世至全新世過渡期間的環境變化中具有重要性；另一種與青銅時代的全球化和農業在人新世中的作用有關。 第一種觀點指出，在更新世至全新世過渡期間的環境變化對生物演化和馴化有著重要的影響。這段時間，大約在一萬一千年前，標誌著從最後一次冰河時代向更溫暖和更穩定的氣候過渡，對地球的生態系統和生物群落產生了顯著變化。 此時期的環境變化促使多種生物，包括植物和動物，適應新的生態條件。例如，溫度的上升和冰川的融化導致海平面上升和棲息地的改變。這些變化迫使生物尋找新的生存策略，包括遷徙到新的地區、變化飲食習...

  圖片來源：維基百科 聽過「馴化症候群」（domestication syndrome）這個詞嗎？馴化症候群是指人類馴化野生植物和動物過程中，共同出現的一系列形態學和生理學特徵的變化，這些變化使得馴化種與其野生親緣種有了明顯的差異。 在植物馴化中，這些變化可能包括種子大小的增加、種子休眠性的減少、種子外殼的變薄或減少保護化合物的含量等。 當然，這些過程都牽涉到基因的改變。最有名的應該就是種子失去了「落果」（abscession）的能力了，如水稻的 SH4 基因、小麥的 Q 基因、高粱的 SH1 基因等。失去了落果的能力，讓農夫收集種子更方便，當然也增加了打穀的需求。 那麼，其他方面的基因表現是否也受到影響呢？最近有一個研究，就是想要瞭解馴化對豌豆種子外殼中基因表現、蛋白質和代謝物組成的影響，特別是在細胞壁結合代謝物和保護化合物含量方面的變化，這些都是馴化症候群的典型特徵。 研究團隊比較了來自不同基因型的豌豆，包括野生型和馴化型（栽培型）豌豆。以下是被比較的基因型： 野生豌豆：包括 Pisum elatius (JI64, JI261, JI1794)。這些代表了豌豆的野生親緣種，它們保留了許多野生特性，如種子休眠性和硬實的種子外殼。 馴化豌豆基因型：包括 Pisum sativum (栽培型豌豆)中的JI92地方品種和cv. Cameor。這些是已經被馴化並廣泛用於農業生產的豌豆品種，它們展示了馴化過程中種子特性的顯著變化，如減少的種子休眠性和更薄的種子外殼。 而 Pisum abyssinicum (PI358617, 簡稱PA)則作為一個獨特的基因型被納入比較，代表了豌豆馴化過程中的一個中間階段或者一個不同的馴化途徑。 這篇研究透過比較這些野生和馴化豌豆基因型在種子發育過程中的基因表現、蛋白質組成和代謝物組成，揭示了馴化過程對豌豆種子外殼特性的影響。 研究團隊發現，馴化的豌豆種子外殼出現了顯著的變化，尤其在細胞壁結合代謝物和保護化合物的含量方面。這些變化直接反映了人類選擇和馴化過程對種子特性的影響。 與野生豌豆相比，馴化豌豆種子外殼中細胞壁結合的代謝物，特別是與植物防禦反應相關的化合物（如某些類酚化合物），含量有所減少。這可能導致馴化豌豆種子外殼的物理防禦能力下降，使種子更容易受到病原體和害蟲的侵害。 另外在馴化過程中，種...

  圖片來源： 維基百科 馴化，是一個很奇妙的自然現象，你知道嗎？它其實是一個演化的過程，通過人類的巧手和智慧，讓原本野生的植物和動物，變得更適合人們的生活和需求。今天，就讓我們一起來探索植物馴化的奧秘吧！ 從古至今，人類一直都在跟植物有著密不可分的關係。你想像得到嗎？那些我們每天吃的蔬菜和水果，以及穿的棉衣，甚至是家裡的觀葉植物，它們的祖先可都是野生的呢！是的，就是透過馴化，它們才有了今天的模樣。 那麼，什麼是馴化呢？簡單來說，就是人類選擇具有特定特性的植物，例如果實大、不含毒素、生長快或者耐旱，然後經過反覆培育和繁殖，使得這些有利特性在植物群體中逐漸固定下來。就這樣，經過長時間的努力，人類成功地將野生植物改造成了適合自己使用的馴化品種。 但你知道嗎？馴化不僅僅是改變植物的外觀或是味道，它還深刻地影響了植物的遺傳結構。在馴化的過程中，人類的選擇導致了這些遺傳上的變化。有時候，這會減少植物的遺傳多樣性，但有時候也會帶來新的遺傳變異，為植物的未來提供更多可能性。 不僅如此，馴化還牽涉到一個非常重要的概念——「馴化症候群」。這是一組特定的特性，常常出現在我們馴化的作物上。例如，穀類作物，像是水稻和玉米，就有一些共同的馴化特性。但是，你知道嗎？不同的作物因為它們的馴化歷史不同，它們的馴化特性也會有所不同。 在科學的世界裡，對這些馴化特性的研究可是非常深入和精密的。科學家們利用先進的技術，去探索這些特性背後的基因結構。他們發現，這些特性往往不是由單一的基因控制的，而是由許多基因共同作用的結果。這就像是，一個籃球隊的成功，不僅僅是依靠一個明星球員，而是整個隊伍的共同努力。 而且，你知道嗎？馴化還跟生態學有著密切的關係。作物在人工環境中的生長，它們跟周圍的生物，像是微生物和昆蟲，都有著各種各樣的互動。這些互動不僅影響作物的健康和生長，也影響了作物的馴化特性。 馴化，不僅是一個科學上的概念，它還是人類文化和社會的一部分。從古至今，馴化作物的故事一直伴隨著人類文明的發展。今天，我們所享受的豐富食物和美麗花草，都是這個漫長而奇妙的馴化之旅的結果。 所以，下次當你享用一頓美味的晚餐，或者欣賞家裡的盆栽時，不妨想一想，這些植物背後的馴化故事。這個故事不僅告訴我們科學的力量，更讓我們感受到人類與自然的深刻聯繫。這是一個關於智慧、耐心和創新的故事，也是我們所有人...

  圖片來源： 維基百科 馴化（domestication）是一個演化過程，指的是透過人類的選擇和培育，使得野生物種在形態學、生理學或行為上產生改變，從而更適合於人類的居住環境或需求。在植物科學中，作物馴化特指透過農業活動，將野生植物種選擇性地培養和繁殖，逐漸形成具有特定利益特性的作物品系的過程。 馴化過程中，人類會根據需求選擇具有特定特性的植物，例如果實大小、種子無毒性、生長周期或耐旱能力等。經過多代的選擇和繁殖，這些特性在植物群體中逐漸固定下來，最終形成與其野生祖先有明顯差異的馴化品種。 馴化不僅改變了植物的外觀和生理特性，也對其遺傳結構產生了深遠的影響。馴化過程中的人工選擇導致了遺傳多樣性的改變，經常會降低馴化品種與其野生親緣群體之間的遺傳多樣性。然而，人類對遺傳多樣性的影響不僅限於負面，馴化過程也會產生新的遺傳變異和組合，這為作物改良和適應新環境提供了可能。 總而言之，馴化是一個涉及人類主導選擇和基因型改變的複雜過程，它不僅塑造了我們的農業作物，也影響了人類的文化和社會結構。 最近的一篇論文討論了作物馴化的過程，特別著重於馴化現象、基因結構、以及馴化的生態學背景。 從某個層次上，馴化可以被視為一種特殊的共生關係，人類控制作物的繁殖或生長，以獲得資源或服務。這一過程透過人類的選擇，形成了作物人工演化的強有力模型。 在全新世時期，如水稻、玉米和小麥等作物的馴化和散播改變了人類社會和政治組織，成為人類社會賴以維生的關鍵機制。 這篇論文回顧了作物馴化研究的主要主題，並確定了三個基本領域的新問題：馴化性狀和症候群、作物演化的基因結構、以及馴化的生態學。 所謂的「馴化症候群」，主要是基於對穀類作物如水稻和玉米的研究，近期的工作顯示，不同的馴化歷史可能產生不同的馴化性狀。 早期的研究，限於技術常常只能找到單一大效應基因座，但新的證據支持許多關鍵特徵如破裂性和植物結構有多基因的基礎。對於人為環境中適應性的研究也影響了馴化作物的生態特徵，如資源獲取率和與其他生物如根部菌根真菌和授粉者的互動。 越來越多的研究顯示，馴化過程的基因結構比預想的要複雜，許多馴化性狀背後都是複雜的多基因突變，需要高解析度的全基因組關聯研究或在野生基因背景下的觀察來揭露這些結構。隨著古基因學的發展，針對古代DNA的研究和新的方法學進展在解析作物馴化的演化遺傳學中可能特...

  圖片作者：ChatGPT 雖然世界上的植物有非常多種（光是開花植物就有超過35萬種），但人類的飲食主要依賴於相對較少的一些主要作物。當然，有些植物是不能吃的，根據聯合國糧食及農業組織 (FAO) 報告，全球大約有7,000至30,000種植物被認為是人類可食用的。 在人類歷史中，大約有6,000至7,000種植物曾被栽培用於食物。然而，今天我們只在商業上大規模種植約170種作物，而且我們極度依賴其中的大約30種來提供我們每天所需的卡路里和營養（Shelef et. al., 2017）。更進一步來說，只有三種——稻米、玉米和小麥——就貢獻了人類從植物獲得的近60%的卡路里和蛋白質（FAO, 2018）。 這些馴化的作物有一些共同的特徵：長得快、種子或可吃的部分特別大、種子不休眠或休眠期短、不會散播種子。其中，長得快這個特徵，被發現是因為所謂的「資源攫取型葉」（Resource-acquisitive leaf traits）的特徵：高光合作用率、高氣孔導度、高葉氮含量、較軟的葉片、低水分利用效率。 過去，關於作物的資源攫取型葉特性，通常被歸因於馴化過程；畢竟我們在育種的時候，當然也會傾向於選拔出長得快的作物（筆者在美國時，曾看過種子目錄宣稱「我們的菠菜最快可以收穫」）。但是，究竟是不是真的是這樣，並沒有被研究過。 西班牙的研究團隊抱持著追根究底的精神，收集了 1,146 種一年生草本植物的數據，包括 69 種作物的野生祖先，以理解全球植物多樣性背景下生理生態特徵的變異。這裡面包含了馴化作物、它們的野生祖先和野生物種。該數據集代表了來自 515 個屬和 65 個被子植物科的物種，佔全球耕地上種植作物的 75%。 收集的數據包括光合面積（Aarea）、水蒸氣氣孔導度（gwv）、基於質量的葉氮濃度（[Nmass]）、比葉面積（SLA）和 13 C同位素組成（δ 13 C）。數據主要來源於 TRY 植物特徵數據庫、植物信息和生態網絡數據庫、AusTraits 數據庫、中國植物特徵數據庫和 LEDA 特徵庫，並補充了其他發表數據和研究人員自己的溫室實驗的發現。 研究團隊發現，與其他野生一年生草本植物相比，作物的野生祖先在光合作用率、氣孔導度、葉氮、比葉面積（SLA）和更低的δ 13 C方面表現出更高的數值。即使排除了田野研究以控制環境因素...

圖片來源：維基百科 煙草是茄科的作物，歐洲人在「發現」美洲時也同時發現了煙草。但是究竟煙草什麼時候馴化，過去的證據認為大約是兩三千年前發生的事。 最近在北美洲猶它州的西沙漠（West Desert）的考古發現了煙草的碳化種子。種子本身無法進行碳14的同位素定年，但從其他一起發現的遺跡進行定年後顯示，煙草應該是在一萬兩千三百年前馴化，比過去的認知早了九千年。 參考文獻： Duke, D., Wohlgemuth, E., Adams, K.R. et al. Earliest evidence for human use of tobacco in the Pleistocene Americas. Nat Hum Behav (2021). https://doi.org/10.1038/s41562-021-01202-9

圖片來源： wiki 「桃之夭夭，灼灼其華；之子于歸，宜室宜家。」詩經已經有以桃花比喻適婚年齡的女子的美，究竟桃子是什麼時候、在什麼地點被馴化（domestication）的呢？ 從史書上找不到記載，不過最近多倫多大學（University of Tornoto）與浙江考古研究所（Zhejiang Institute of Archeology）的研究團隊，在長江下游找到了證據，證明了桃子應該是在7,500年前的南中國首次被馴化。 通常一年生的植物較容易被馴化。由於果樹有些要經過許多年才能開始結果（如文旦要7-8年），因此要到農業技術較成熟的時候，才會開始有人嘗試著栽種。不過，桃子（peach， Prunus persica ）大約栽種2-3年後就會開始結果，因此過去一直認為，桃子應該是很早就被馴化了。但是一直都沒有找到適當的證據。 所謂的適當的證據，是科學家們要找到人們有意識地選取喜愛的性狀（如較大的果實、或是較好的口味等）。由於在長江流域的考古遺址中有很多桃核；所以，研究團隊比較了從六個站點所發掘的桃核化石的大小和結構。這六個站點的年代，大約橫跨5000年。透過比較每個站點的桃核化石的大小，研究團隊們能夠辨別，在長江流域的桃子，隨著時間的推移，果實越來越大；這表示馴化正在發生。在中國，第一個與現代桃核最相似的桃核出現在良渚文化（Liangzhu culture），大約在4,300-5,300年前蓬勃發展。 研究團隊認為，桃子大約花了三千年才馴化完成；因此，中國大約在7,500年左右開始馴化桃子。他們也認為，當時的人們應該已經懂得嫁接（grafting）與扦插。 參考文獻： 2014/9/6. It's the pits: Ancient peach stones offer clues to fruit's origins. Science Daily.