老葉的植物王國

  圖片作者：NotebookLM 【限時公開】本文將於三天後（2025/12/17）將轉入付費專欄，請把握時間閱讀。 最近關於基改作物有個大消息，就是25年前的一篇關於除草劑年年春安全性評估的論文被撤銷了。 論文被撤銷有什麼了不起？關鍵是，這篇可是核心論文，25年來被引用了數不清的次數啊。 為什麼要等這麼久？ 看文章

  嘉磷塞。由 Yikrazuul - 自己的作品, 公有領域,  近年來，關於除草劑「年年春」的致癌爭議不斷。到底這個被廣泛使用於農業、園藝甚至家庭環境的除草劑，是不是真的會導致癌症？如果你只是一般消費者，需不需要擔心吃到殘留？而農民又該怎麼保護自己？ 最近發表的研究，給了相當清楚的答案！ 看文章

  嘉磷塞。圖片來源： 維基百科 嘉磷塞（glyphosate）是一種廣效性除草劑，在台灣最早以「年年春」這個名字聞名。 這種除草劑，之前曾因為「可能會讓大鼠長癌」而聞名，不過，後來歐洲食品安全局又說沒這回事。 但是，最近的一個大型且長期的研究發現，嘉磷塞可能真的不太好喔！ 到底是怎樣的不太好？ 看文章

 上次寫過一篇關於「 抗除草劑的基改作物是如何抗除草劑的 」？的文章，最近被問了一個問題，就是 鼎鼎大名的除草劑「嘉磷塞」（年年春）是如何除草的 ？ 其實這個問題並不難查，就在 維基百科的「嘉磷塞」（glyphosate）的英文條目 中，就有答案；不過為了慎重起見，我又去查了書本，書本上的答案也一樣，只是書本上反而沒有維基百科那麼容易查到參考文獻。 在維基的英文條目中的參考文獻是2001年2月的《美國國家科學院院刊》（PNAS，Proceedings of National Academy of Science）： Interaction of the herbicide glyphosate with its target enzyme 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase in atomic detail 。PNAS過期的全部都開放PDF下載，非常貼心，有興趣的朋友可以點上面的連結去抓PDF來慢慢看。 從這篇PNAS文章中，我借用了一個圖來簡單說明嘉磷塞是怎麼抑制EPSPS這個酵素的： 圖片來源： PNAS 上圖那一堆灰色的結構就是EPSPS。這個酵素在沒有遇到它的受質莽草酸-3-磷酸（shikimate 3-phosphate）時，是以「開放」（open）的構形存在（左邊a）；在遇到莽草酸-3-磷酸（綠色）後，會由「開放」的構形轉為「關閉」（closed）的構形（右邊b）。這時候另外一個受質磷酸烯醇丙酮酸（PEP，phosphoenolpyruvate）就可以進來，接著反應產生產物，5-烯醇丙酮莽草酸-3- 磷酸（EPSP，5- enol pyruvylshikimate-3-phosphate）。 而嘉磷塞（上圖b粉紫色結構）就是在莽草酸-3-磷酸與酵素結合後，就進來與這個複合物結合，使磷酸烯醇丙酮酸無法進入，於是接下來的反應就無法發生，當然也就不會有產物（EPSP）產生了。所以嘉磷塞在這裡的作用為一種「競爭型抑制劑」（competitive inhibitor）。 沒有了EPSP，就沒辦法合成芳香族胺基酸色胺酸（tryptophan）、苯丙胺酸（phenylalanine）與酪胺酸（tyrosine）；所以植物就死掉了。而抗除草劑的基因則是來自於一隻農桿菌（ Agrobacterium tumefa...

 目前市面上的基改作物（GMO，genetically-modified organism）大概可以簡單分成三大類：抗除草劑、抗蟲、改變營養成分，而其中以抗除草劑與抗蟲為大宗。 抗蟲的基改作物通常都是帶有蘇力菌（Bt， Bacillus thuringiensis ）的結晶蛋白（Cry protein，Delta endotoxin）。這個蛋白在被蟲食入後，會在鹼性的腸道環境中溶解，接著再被蛋白酶切開活化，然後就會破壞腸道細胞使蟲無法進食而死。 至於抗除草劑的基改作物的主要賣點是：在作物中植入可耐受或分解除草劑的基因，於是作物就不怕除草劑了；因為作物不怕除草劑，接著在噴灑除草劑時，就不必擔心噴到作物的問題了。 其中最有名的是「嘉磷塞」（glyphosate），在台灣的商品名是「年年春」： glyphosate。圖片來源： 維基百科 嘉磷塞最早是在1950年由瑞士化學家亨利‧馬丁（Henry Martin）在Cilag公司工作時發現的，但當時並沒有很重視，也沒有發表。後來在1964年美國化學公司Stauffer Chemical以「螯合劑」（chelator）的用途為它申請專利。 到了1970年，孟山都（Monsanto）再次發現了它。孟山都原來是打算要找新的軟水劑，其中有兩個化合物有一點除草劑的活性。孟山都決定要找找看有沒有除草劑活性更強的版本，於是就要求他們的化學家法蘭茲（John E. Franz）將這兩個化合物拿出來進行修飾，後來就從衍生物中發現了嘉磷塞。孟山都為嘉磷塞申請了專利，以「Roundup」這個商品名上市。 嘉磷塞的作用機制是抑制EPSPS（5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸鹽合成酶，5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase）。EPSPS在細胞內催化的反應如下： phosphoenolpyruvate (PEP) + 3-phosphoshikimate (S3P) ⇌ phosphate + 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate (EPSP) 這個反應的產物，EPSP是合成芳香族胺基酸色胺酸（tryptophan）、苯丙胺酸（phenylalanine）與酪胺酸（tyrosine）的上游前驅物。也就是說，當EPSPS被嘉磷塞抑制後，植物就會因為無法合成這三個胺基酸而死。...

農桿菌（左上）與植物細胞（右下）。 圖片來源： Wikipedia 從1994年，第一個上市的基改作物--蕃茄一號（Flavr Savor）開始，基改作物（GMO，genetically modified organism）在這個地球上已經超過了20年。在這中間，地球村的居民們接受者有之、喜愛者有之、懷疑者有之、憎惡者有之，但是究竟該不該種植基改作物？要討論該不該種，要先從究竟基改作物是為這個世界帶來好處多，還是壞處多這個最基本的出發點來看。 要做通盤檢討可不容易。在2016年初，美國國家科學院出版了一本厚厚的報告，檢視了許多關於基改作物的研究。雖然目前在市面上的基改作物從玉米、黃豆、棉花、白花芥到白楊、蘋果等共有十種；而牽涉到的基因包括抗蟲、抗除草劑、提升營養價值、抗褐變等，但除了抗蟲（帶有蘇力菌的結晶蛋白，俗稱Bt 蛋白）與抗除草劑（帶有抗嘉磷塞基因）這兩大品系之外，帶有其他基因的基改作物，不論是種植的面積或產量都很少（抗褐變的蘋果2015年才剛被核准），相關的測試也都不多。因此，這篇報告主要針對的是帶有Bt 蛋白與/或抗嘉磷塞基因的基改作物。 他們得到的結論是： 一、在食用的危險性上，雖然在動物實驗（主要使用齧齒類，也就是大鼠或小鼠）中，因為目前為國際所共同接受的實驗測試並不需要使用很多的樣本，讓委員們覺得不論結果如何顯示，都很難導向有或無影響；但由於有相當數量的研究團隊都進行過實驗，加上多年來家禽、家畜都是食用以基改玉米、黃豆為原料所製作的飼料，因此委員會的結論是：目前看不出人類食用有任何可能的風險。 二、在致癌的風險上，委員會比較了過去二十年美加地區與歐洲的癌症發生率與癌症類型變化。由於歐盟一直都禁止進口含有基改成分的食品、也不允許種植基改作物，將這兩大地區進行比較，應該可以看出可能的差異。結果是，不論在癌症發生率與癌症類型變化上，兩大地區差異並不顯著。 三、在導致過敏、以及與過敏原相關的病症（如乳糜瀉、自閉症等）上，目前在標準的抗原性測試上看不出差異。不過委員會認為，因為標準的抗原性測試是將基改作物在模擬人類體內的消化液中測試是否會被消化，如不能被消化就有可能導致過敏；但由於現代人很多都有胃酸分泌不足的問題，所以標準測試是否就能回答這部分的問題，仍有待商榷。至於乳糜瀉或自閉症，委員會在檢視二十年前與最近二十年、以及比較美加與...

隨著廣效性除草劑「年年春」（嘉磷塞，glyphosate） 逐漸失去神效 ，道氏（Dow AgroSciences）在去年推出新款的除草劑 -- Enlist Duo。 2,4-D。圖片來源： wiki glyphosate。圖片來源： wiki 說是新款，其實只是把嘉磷塞與2,4-D合併使用。美國的環保署（EPA，Environmental Protection Agency）在去年核准它上市，但是最近卻發現，這種殺草劑對生態的影響，可能比原先預估的為高。 在廠商提供的使用說明裡，建議農民應維持至少九公尺的緩衝地帶（buffer zone），以免其他植物受損；但環保署最近發現，九公尺的緩衝地帶似乎不夠。因此，環保署在十一月二十四日向法院遞件，希望可以撤銷Enlist Duo的使用許可。 隨著基改抗蟲作物已經必需以所謂的 pyramid strategy （導入兩個或更多的抗蟲結晶蛋白）才能發揮功效，現在連殺草劑也必需要兩種同步使用...筆者真的很擔心有一天田裡到處都是超級雜草與超級害蟲啊... 參考文獻： Britt E. Erickson. 2015/11/30. Setback For Dow’s Duo Herbicide . Chemical & Engineering News.

圖片擷取自 華人健康網 網站 在2015/11/17的「華人健康網」的「 豆漿喝對了嗎？小心基改黃豆地雷 」裡面提到，『基改飼料黃豆從栽培過程就和食用黃豆不一樣，從栽培到採收全程大量使用農藥。』這是很明顯的誤導民眾，讓民眾以為只有基改作物會噴農藥。 事實上，只要以慣行農法種植的作物，都會噴農藥，包括除草劑、殺蟲劑等等；只有以有機栽種的方式種植的農作物，才會使用較少的農藥。 有機栽種除了以田間管理來減少蟲害與雜草以外，也還是會視情況使用一些如蘇力菌、礦物油、辣椒水等天然成分製成的殺蟲劑。 有機主要的概念是 對土地友善 ，而基改目前最大的問題是對生態造成影響；至於慣行農法，當然對土地不夠友善也對生態會造成影響。 因為大部分的基改作物若不是含有抗殺草劑（嘉磷塞、glyphosate，商品名為年年春）基因，就是含有蘇力菌的結晶蛋白（一般稱為Bt蛋白）；於是種植基改作物的農夫會噴洒年年春這類的「全效性」殺草劑，由於什麼植物遇到年年春都會死，久而久之當然對附近的生態造成影響。而Bt蛋白是否對生態有影響，目前尚未有定論。 如果要將慣行農法種植的黃豆與基改黃豆來比，兩者噴洒的農藥量應該不會有太多差別，只是種類不同而已。慣行農法種植非基改黃豆，殺蟲劑少不了，殺草劑不能噴年年春，但是還是要噴其他的殺草劑。否則草長得到處都是，怎麼會有收成呢？

嘉磷塞（年年春）。圖片來源： wiki 歐盟食安委員會（EFSA，European Food Safety Authority）在今天（2015/11/12）釋出了一份報告： 嘉磷塞（年年春）在每公斤體重0.5毫克（0.5 mg/kg of body weight）的急性參考劑量（Acute Reference Dose，ARfD）下，致癌的風險不高（unlikely to be carcinogenic）。 但EFSA也建議未來食物中殘留嘉磷塞的量要加以控制。建議的每日容許量為每公斤體重0.5毫克。 參考資料： Glyphosate: EFSA updates toxicological profile .

在美國，由於使用抗殺草劑（年年春）的作物，加上免耕耕作法（no-till farming），農民年復一年地使用年年春，造成對殺草劑產生抗性的雜草越來越多。在2013年，有七千萬英畝的農田被抗殺草劑的雜草入侵（詳見「 美國中西部抗藥性雜草大爆發 」），使得專家們建議農民們可能要開始考慮回到深耕了。 最近，堪薩斯州立大學（Kansas State University）的研究團隊，使用了螢光原位標示技術（fluorescent in situ hybridization，FISH），發現了包括地膚（kochia， Kochia scoparia ）、帕爾默莧菜（Palmer amaranth， Amaranthus palmeri ）以及莧屬植物（common waterhemp， Amaranth rudis ）對於年年春的抗性機制。 地膚。圖片來源：" Kochia aka Fire bush 7128 " by Rameshng - Own work . Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons . 原來，年年春之所以能成為全效性的殺草劑，是因為它抑制了EPSPS（5-Enolpyruvylshikimate-3-Phosphate Synthase）這個酵素。EPSPS將莽草酸-3-磷酸（shikimate-3-phosphate）與磷酸烯醇丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP）加在一起，產生5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate，EPSP）。 EPSPS酵素參與的反應。圖片來源：" EPSPreactionII " by Boghog - Own work . Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons . EPSP往下繼續合成酪氨酸（tyrosine）、苯丙氨酸（phenylalanine）與色氨酸（tryptophan），由於植物是自營生物，不能如動物由食物中取得氨基酸，因此，當EPSPS被年年春抑制時，植物便因為無法合成這三個氨基酸而死亡。 對於年年春有抗性的基改作物，是因為轉入了農...

今年美國堪薩斯州的農民發現，他們最愛用、也最好用的除草劑嘉磷塞（在台灣叫年年春）已經不好用了。過去這種農藥噴到哪裡，草就死到哪裡；但是今年它的效果卻很差。而這樣的現象，不只在堪薩斯州，在美國的很多地方都出現了。 嘉磷塞（年年春，glyphosate）。圖片來源： wiki 農民們都慌了。如果不能用除草劑，那要怎麼殺雜草呢？ 堪薩斯州的雜草專家說，如果嘉磷塞已經沒辦法了，他們唯一的建議就是：回到幾十年前的老方法，用耕耘機深耕吧！ 原來，在最近這幾十年，美國的農民們已經不再使用耕耘機深耕土地了；為什麼呢？ 因為，雖然用耕耘機進行深耕，可以把收割後留在土壤表面的雜草、雜草種子、害蟲的蟲卵都翻到土壤的下層，這樣就可以把它們殺死，下次要播種的時候，就可以少用農藥了；但是深耕也同時將深處的土壤翻出來到表面，而土壤裡面有很多對農作物有益處的細菌。當他們被暴露在空氣裡，有些細菌就會死亡。另外，通常農民在用耕耘機深耕以後，為了要確定那些雜草、害蟲一定會死掉，接著會有幾個星期，農民會讓土地閒置在那裡，什麼也不做。 在這段時間裡，這些土壤就在田裡任由日曬雨淋；沒有植物在上面擋著，當風吹過來，這些土壤，就被風帶走了；遇到下雨，這些土壤，就被雨水帶走了。於是，可以用來耕種的土壤就變得越來越少了。雖然風跟水每次帶走的土壤似乎並不多，但是科學家們預估，如果繼續下去，農地的生產量會在三十到五十年之間減半。 所以，為了減少土壤的損失，美國的農民們在幾十年前就開始使用「免耕耕作法」了。 「免耕耕作法」是什麼呢？簡單來說，就是在收割以後，農夫不去清理土地。當然，土地不清理，除了殘留的農作物會長出新芽以外，雜草也會開始生長；等到農夫準備開始種新的農作物之前，就要先噴灑除草劑，讓田裡的植物全部死光光以後，才能種新的囉！ 既然目的是要完全消滅土地上原有的植物，所以嘉磷塞就成為農夫們最愛用的除草劑了。因為嘉磷塞會使得植物無法合成氨基酸，所以任何植物只要一碰上它，很快就會死掉。對農夫們來說，這種除草劑真的是太好用了！ 但是年復一年的使用除草劑，最後卻使得雜草們發展出抗藥性；於是就有了今年的問題。雖然「免耕耕作法」解決了土壤流失的問題，但是卻使農夫們大量使用除草劑，造成抗藥性雜草增加，感覺上似乎是用一個新的問題來解決舊的問題啊！ 對嘉磷塞產生抗藥性的雜草之一， ...

在美國重要農業州的農民，或許該考慮以深耕這種不環保的做法，來解決一個日益嚴重的問題了。因為，抗除草劑的「超級雜草」已經大舉入侵，嚴重影響作物產量。 對嘉磷塞（ glyphosate，年年春 ）的抗性，已使得中西部地區的農民都要非常努力才能遏制雜草。密蘇里大學的雜草科學家凱文·布拉德利（ Kevin Bradley ）在給農民一份報告中說，在一些地區，可能需要使用極端的手段，才能控制抗除草劑雜草。 眾多雜草中的冠軍是帕爾默莧菜（ Palmer amaranth ）。這種雜草每天可以成長1-2英寸（2.5到5公分）。它是目前在密蘇里州和中西部地區農民的頭號公敵。 Amaranthus palmeri ，俗名Palmer amaranth. 圖片來源： 維基百科 對於雜草已經完全失控的地區，雜草專家建議要盡量深耕。雖然會造成土壤侵蝕以及其他環境問題，但是這是唯一可以去除抗除草劑雜草的方法。 在美國，最近這幾十年，農民已經沒有在進行深耕了，而是以更具永續性的「免耕耕作」（ 'no-till' farming）已成為常態。但是在美國執行這種耕作方式需要大量使用除草劑。結果是，美國農業部（USDA）說，在2013年，七千萬英畝的美國農田被抗嘉磷塞的雜草入侵；而這個數字在三年前為1100萬英畝。 今年帕爾默莧菜在堪薩斯州大爆發，根據堪薩斯州立大學的雜草專家說，今年有很多農民打電話反應，無法用嘉磷塞來控制帕爾默莧菜了。 自從農民開始使用孟山都公司（Monsanto）的轉基因作物以後，農民增加了除草劑（嘉磷塞）的使用，而抗嘉磷塞的雜草數量也大為成長了。 筆者查了一下有關 帕爾默莧菜 的資料，發現它其實可以吃，而且「營養豐富」。是否可以用嘴巴消滅他呢？不過，美國中西部的問題應該是因為農民沒辦法一塊塊田去拔草吧？ 參考文獻： Carey Gillam.2014/7/23. Farmers Fight Explosion of "Superweeds"