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從北極搭順風機一路到南美洲的孢子

美國金鴴。圖片來源: Science 過去生物學家一直感到困惑,為什麼某些苔蘚植物,只有在北極和南美洲的最頂端 被發現,在其他地方都找不到呢? 最近發現,原來是如美國金鴴( American golden-plover, 如圖)這些 長途飛行者 ,在牠們從北極 繁殖地 到南美洲遷徙時, 羽毛上 常帶有這些 苔蘚植物的 孢子。過去 已知 鳥會以內部(吃下果實)和外部(黏在羽毛上)運輸種子,但這是第一次發現牠們也會攜帶 孢子( 稱為繁殖體,diaspore) 做長距離擴散 。 在六月的Peer J期刊 報告中指出, 研究人員首先 從 23隻 沿著兩條北冰洋的河流築巢的 鳥( 分別 代表八種 ) 收集了 羽絨與 廓羽 。接著他們用顯微鏡觀察這些羽毛洗下來的東西,發現了 23種植物的碎片:包括 苔蘚植物、苔 類、藻類和真菌,而且應該都能夠長成新的植物。植物的碎片 附著在從七隻鳥(共三種)的羽毛上,包括一種鷸( semipalmated  sandpipers)、 紅瓣蹼鷸( phalaropes )和金鴴。鳥兒可能在尋找築巢材料時讓羽毛沾到植物的碎片。研究人員說,苔蘚的孢子很耐命,可以在 鳥類的長途旅行中 生存下來毫無問題。等到達目的地(南美)後,這些鳥兒們都會換羽 - 於是孢子就被留下來了。 因為許多苔蘚類可以自行受精繁殖,只要一隻鳥成功的把孢子帶帶目的地,很快就可以形成一個群落。 參考文獻: 1. 2014/6  Plants hitchhike on the wings of birds .

假橄欖油裡面到底有什麼呢?(一)

上次寫了一篇文章,試圖找出華盛頓雙語小學用 綠光雷射筆看到的黃色光 是什麼。 最近終於買進了銅葉綠素(copper chlorophyllin)以及葉綠素b(chlorophyll b),先來用大豆油做一次實驗。 因為葉綠素b很貴,送來時竟然是在vial裡面,一時又找不到開的器具;所以先把大豆油跟加了銅葉綠素的大豆油的結果放上來。 只要加一點點銅葉綠素看起來就很綠了。 這是大豆油照綠光雷射筆,穿透過的光線變成黃的, 旁邊都變成綠的。 這是摻了銅葉綠素的大豆油照綠光雷射筆, 穿透過的光變成綠色。 雖然也可以鑑別,可是怎麼跟新聞上說的不一樣呢?筆者看了一下大豆油的成分,大部分是多不飽和脂肪酸、油酸,其次是單不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸;橄欖油最多是單不飽和脂肪酸(>70%),其次是多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸,沒有油酸。是否是因為環境的影響呢?發色團的確會因為環境的關係影響到顏色,不過新聞上面的「假」橄欖油的確是用大豆油加入銅葉綠素...所以, 到底假橄欖油裡面還有什麼呢?

嘗試找出綠光雷射筆鑑定冒牌橄欖油背後的科學

最近有個新聞,有關華盛頓雙語小學的學生發現,只要使用綠光雷射筆就可以鑑定橄欖油是否摻雜假油(1)。 新聞中提到,用綠光雷射筆照射天然橄欖油會發出紅光,而照射摻混的油品會發出黃光。這中間的原理是什麼呢? 筆者首先就想到天然的葉綠素在照光以後,所吸收的光能如果沒有傳遞出去(也就是啟動光反應),過一段時間之後,這個光能就會釋放出去。 但是釋放出去的光能,並不就是原先吸收的光能,能量的轉換從來都不是百分之百,一部份的能量會以光能的形式放出,餘下的能量則以熱能的形式散失掉。因此,研究者很早就知道,葉綠素在照光後一段時間,會放出波長為735nm與700nm的紅色螢光(2, 如下圖): 圖片來源: 維基百科 天然橄欖油多少會有一點葉綠素在裡面,所以,天然的橄欖油有一點點淺淺的綠;因此,假設該實驗看到的紅色螢光是來自於葉綠素,是很合理的。 筆者也去查了一下,目前市面上販售的綠光雷射筆的波長為532nm,的確是落在綠光的範圍。 但是,研究光合色素的人也都知道,葉綠素之所以是綠色的,正因為它不吸綠光;所以,如何能使用綠光雷射筆來讓葉綠素發紅色螢光呢? 讓我們先來看一下葉綠素a與葉綠素b的吸收光譜。 圖片來源: 維基百科 可以看到,葉綠素a與葉綠素b在500-550nm的範圍內只吸收很少的光,尤其是葉綠素a(圖中的藍線),根本等於不吸綠光。不過,葉綠素b(圖中的紅線)還是有吸少量的綠光,只是相比於它們對藍光(500nm以下)、紅光(600nm以上)看來,這兩種色素吸綠光真的很少很少。 不過,因為雷射是屬於單一波長,而且能量較高,可能是因為這樣,所以用綠光雷射筆可以看到它發紅光吧?!筆者倒是很好奇它發出的紅光的強度,畢竟在新聞上看不出來。 至於摻混的油發黃光到底是怎麼回事呢?筆者找了很久,沒有找到銅葉綠素的吸收光譜,也沒有找到它在吸光之後是否會發螢光,以及發出的螢光的波長;但是從 網路上的資料 可知,可以使用403-406nm波長的光(這個範圍是藍光~紫光)來進行定量。 所以發出的黃光,到底是不是來自於銅葉綠素呢?當然,因為黃光的能量還是比綠光要低,所以還是不能排除這個可能;而市面上最常見的紅光雷射筆,在這個試驗上是完全不能用的,因為紅光雷射筆的紅光會與葉綠素本身發出的紅色螢光混淆。 其實筆者真正想要試試看的是,購買葉綠素...

氣候變遷造成小麥更容易感染疾病

在赫特福德大學( University of Hertfordshire )的研究團隊,建立了一個運用氣候來預測小麥的鐮刀菌枯萎病( fusarium ear blight )發生率的模型;結果發現,由於全球暖化,使得小麥提早開花,也使得麥穗暴露在溫暖與潮濕的氣候中的時間更多、更容易染上鐮刀菌枯萎病(1)。 鐮刀菌枯萎病(fusarium ear blight)的病原是Fusarium這一屬的真菌(2),主要感染小麥、燕麥等穀物;感染的植物穀粒會萎縮,產量降低。更糟糕的是,由於Fusarium本身會分泌如vomitoxin這類的黴菌毒素(mycotoxin),雖然不如黃麴毒素(aflatoxin)具有致癌性,但是吃了被vomitoxin污染的食物以後,會產生嘔吐、厭食的症狀,嚴重甚至會損害肝功能(3),因此受到鐮刀菌黴菌毒素污染的穀物也不適合人畜食用。 罹患鐮刀菌枯萎病的麥穗(右) 圖片來源: 維基百科 vomitoxin. 一種環氧半萜類化合物(epoxy-sesquiterpene) 圖片來源: 維基百科 研究團隊收集了2001-2010年從安徽到湖北的資料,包括病害流行狀況、小麥開花的日期以及相關氣候數據。他們的分析發現,在小麥開花前三到二週的溫暖氣候,以及開花後30天內的降雨日數,與鐮刀菌枯萎病的流行狀況成正比(4)。發表於2011年的另一個團隊的研究(使用英國的數據)也有相同的結論(5)。 由於鐮刀菌枯萎病嚴重時可感染60%的麥粒,在美國也曾造成數十億美元的損失;在眼前還有十億人吃不飽的地球上,日益加劇的暖化可使鐮刀菌枯萎病加速擴散,可預見的,未來糧食不足的狀況會更加嚴重。 參考資料: 1. Science Daily. 2014/2/26.  Climate change puts wheat crops at risk of disease 2. Wikipedia. 2013/8/11. Fusarium ear blight . 3. Wikipedia. 2013/10/2. Vomitoxin . 4.  X. Zhang, J. Halder, R.P. White, D.J. Hughes, Z. Ye, C. Wang, R. Xu, B. Gan, B.D.L. Fit...

植物以食為天?

之前有非常多關於植物晝夜節律的研究,目前已知核心的時鐘基因(clock gene)是按照自己的行程照錶操課;光可以重置它,而劍橋大學的研究發現,又找到了一個重置它的因子:食物... 看更多