老葉的植物王國

轉基因玉米種子不再有抗蟲的能力了！今年，巴西的農民們必需跟以前一樣噴灑農藥才能保證有好的收穫。因為這樣，農民們希望生產BT玉米種子的四大生技公司（孟山都、杜邦、陶氏、先正達）能夠「歸還」他們這一年花在購買以及噴灑農藥的費用。  所謂的BT玉米，是含有蘇力菌（ Bacillus thuringiensis ） 裡面的 Bt 基因的轉殖作物。玉米根蟲 （ Diabrotica virgifera virgifera ） 吃了帶有Bt基因的轉殖作物以後，會因為Bt基因產生的CryF1蛋白在蟲的中腸中形成結晶，穿破腸壁而死。 Diabrotica virgifera virgifera ，玉米根蟲。 圖片來源： 維基百科 正常狀況下，吃了Bt玉米的害蟲應該死，但是今年這些害蟲吃了玉米卻沒死，因此巴西的農民不得不花費平均每公頃120雷亞爾（54美元）的費用來購買農藥，可是今年玉米價格卻因為供給充足，掉到四年來的新低。 事實上，在熱帶地區進行大規模農業一直是一個挑戰，因為熱帶地區的害蟲非常多。現在巴西政府擔心的是，過去年復一年地種植使用相同的種子技術開發出來的相同的作物（筆者按：Bt玉米），會使得巴西這個農業超級大國成為病蟲害風暴的核心，並再度開始依賴於有毒化學藥品-農藥。  目前在美國，專家也發出警告，由於抗Bt蛋白的玉米根蟲愈來愈多，可能會影響到未來的玉米產量。在愛荷華州的研究人員發現，去年的玉米田已經受到相當程度的玉米根蟲侵襲。  在美國，玉米的主要害蟲是玉米根蟲；而在巴西，玉米主要的害蟲是草地夜蛾（ Spodoptera frugiperda ），也被稱為玉米葉蛾（corn leafworm）或南部草蟲（Southern grassworm）。 Spodoptera frugiperda 成蟲。圖片來源： 維基百科 Spodoptera frugiperda 幼 蟲。圖片來源： 維基百科 陶氏益農（Dow Agrosciences），陶氏化學公司的一個部門，在一封電子郵件中說，他們在巴西一直有計劃地幫助玉米農民發展出「綜合蟲害管理系統」，其中包括「避難區域」（refuge areas，即留下一個區域種植非基改作物以防止害蟲突變）的使用。  另一家公司，杜邦（DuPont）在聲...

在最近美國林務局完成的第一篇有關樹木去除空氣污染的全國大規模估計顯示，樹木一年拯救了超過850人的生命，預防了六十七萬件的急性呼吸道症狀。  雖然過去的研究發現，樹木去除污染的能力，大約只能改善等同於不到1％的平均空氣質量，但是這種改善的所帶來的影響仍然是相當巨大的。在最近發表於「環境污染雜誌」（Environmental Pollution）上的 研究報告 裡，研究團隊認為樹木經由降低空氣污染，對人體健康促進所造成的貢獻，每年有七十億美金的價值。  由美國林務局的北方研究站（U.S. Forest Service's Northern Research Station）和戴維研究所（Davey Institute）共同發表的這一項研究結果，直接將去除空氣污染與改善人類健康的影響以及相關的健康數值做了連接。這項研究包含了美國環保局（EPA）建立的四種污染物空氣質量標準：二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）、二氧化硫（SO2）和PM2.5。而在有關空氣污染對健康的影響方面，本研究包含了對於肺、心臟、血管和神經系統的影響。2005年在美國，與PM2.5相關的死亡大約有十三萬件，而與臭氧相關的死亡有四萬七千件被認為與空氣污染有關。  研究團隊發現，在鄉村地區樹木去除污染的能力，大大地高於城市地區（筆者按：應該是因為鄉村地區污染源較少），但對人體健康的影響則是在城市地區顯著大於農村地區。  研究團隊也發現，樹木所帶來的好處與全國各地的森林覆蓋率有關。全美國的平均覆蓋率估計為34.2％，但是差異甚大：如北達科他州只有2.6％，而在新罕布什爾州達到88.9％。在一般情況下，樹木的覆蓋率越高，去除污染就越多；對人體健康的益處越大。  由於目前有超過80％的美國人生活在城市地區，這一研究告訴了我們，城市的森林對於全國人民是何等的重要。 由林務局研究站提供的資料以及開發出來的工具，可以提供各社區評估和管理位於全國都市，城鎮和社區的138萬英畝（55.85萬公頃）樹木和森林。而位於城市地區的樹木，由於更接近人類，在對人體健康的影響方面，比鄉村地區的樹木更重要。  紐約中央公園（Central Park）之一角。都市裡的森林對於 它的居民的健康影響，比我們想像得要大得多了。 圖片來源： 維基百科 依據...

整體馬鈴薯消費量下降，促使德克薩斯農工大學農業生物中心（Texas A＆M AgriLife）的育種專家克賴頓·米勒博士（Dr. Creighton Miller）以及他的研究團隊，致力於培育「設計師」馬鈴薯，來滿足年輕一代的時間限制和獨特的口味（1）。  馬鈴薯提供人體重要的營養物質。這種農作物原產於安地斯高地，約在十六世紀後期傳入歐洲。很難想像，現在是歐美人士重要主食之一的它，在剛傳入歐洲時被當作觀賞花卉，當時在法國，上流社會的女性流行配戴馬鈴薯花。歐洲人一開始完全拒絕食用馬鈴薯，甚至有謠傳吃馬鈴薯會得痲瘋病的說法。後來在德國的腓特烈大帝以及法國的路易十六世的支持下，馬鈴薯在十八世紀終於躍上歐洲人的餐桌，並成為主食之一（2）。 在美國，平均每年每人吃掉113磅（51.3公斤）的馬鈴薯，但整體的馬鈴薯消費量已經普遍地有所下降。 因此，研究團隊正在開發一些獨特的品種，以吸引年輕人與高收入者。這些族群通常比較願意嘗試不同的東西。過去這樣的嘗試，在russets馬鈴薯（一種褐色皮白肉的馬鈴薯，很適合烤、製薯泥以及炸薯條）上得到成功，所以研究團隊認為值得嘗試。 russet 馬鈴薯。這種馬鈴薯褐皮白肉芽眼少，適合製作 烤馬鈴薯、薯泥以及炸薯條。圖片來源： 維基百科 除此之外，育種計劃的主要目標是開發可以適應德克薩斯州環境的品種。 研究團隊目前已開發完成的一些品種，在美國很多區域都適應良好。其中一些成功的品種已經釋出給農民種植，而研究團隊也在開發更多的品種。  今年在Springlake選擇出來的最佳品種是BTX2332-IR，它是一種圓形紅色馬鈴薯。另外，有一種標準白肉白皮的馬鈴薯也在試驗中，它很適合削切。  雖然研究團隊對於培育新的以及改進原有的紅色與russet品種一直有興趣，但最近也有一些其他類型的品種很有意思。其中一類是小馬鈴薯。 小馬鈴薯普及的其中一個原因是因為雙薪家庭。當夫妻倆都工作時，烹調馬鈴薯所需的時間會成為關鍵問題。小馬鈴薯可以微波加熱，很快煮熟上桌；對趕時間的人來說，會方便許多。 其他有意思的品種包括紅皮黃肉或白肉的馬鈴薯，以及紫皮黃肉的馬鈴薯。 這些新種的馬鈴薯即將在未來躍上餐桌，為我們的餐桌增添色彩。 圖片來源： Science Daily 黃肉的馬鈴薯含...

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"

發生於二十世紀中期的綠色革命，包括了品種的改良與化學肥料的使用，使得農作物的產量大大上昇，相同面積的土地可以養活更多人。但是，依靠品種的改良，似乎已經 走到了盡頭 。 根據聯合國的估計，目前地球上的七十億人口中，有十億在飢餓狀態；面對日益增加的人口--在本世紀中葉將超過九十億--以及土地退化、土壤流失、氣候變遷等挑戰，我們要如何養活這麼多人呢？ 最近有不同的研究團隊，都將眼光轉到過去沒有留意過的一個新領域：植物微生物體（Plant Microbiome）。近年來正在進行的 人類微生物體計畫（The Human Microbiome Project ）顯示了跟人類「同居」的微生物有幾十萬億。這些跟人類「同居」的微生物，影響我們的口味、代謝甚至心理狀態。過去對與植物「同居」的微生物的了解，僅限於根瘤菌（Rhizobium）以及一些與植物根部共生的真菌（Mycorrhizae）。現在，科學家們開始著手研究植物的微生物體，而且不僅僅是幾千億住在土壤中的微生物。植物的根、葉和花裡面各自住著大不相同的微生物群落，他們在遺傳上的多樣性可能是其寄主（植物）的數千倍甚至數十萬倍。植物的「微生物體」，很像人類微生物體，使植物更容易獲得養分，並有助於抑制疾病。科學家和農民都認為，了解植物微生物體會是農業的下一件大事。 在豆科植物根瘤（root nodule）中生活的根瘤菌 圖片來源：維基百科 與 Amanita 屬真菌共生的根尖。圖片來源： 維基百科 儘管人類從一萬多年前就開始種田，但是到最近才開始著手深入了解植物和微生物之間的相互作用。例如，北卡羅萊納大學教堂山分校（ the University of North Carolina at Chapel Hill, ）的植物免疫學家Jeff Dangl和他的同事最近發現，土壤中的細菌協助十字花科野生植物決定開花時間。該 研究結果 發表在六月的「生態學快報」（ Ecology Letters ）。而早在2012年，該團隊驚訝地發現，有很多鏈黴菌跟植物一起生活。鏈黴菌通常被用來合成抗生素，或許在植物體內是用來保護植物免受感染。Dangl博士的研究團隊認為，考慮到全球糧食需求增加這個面向，或許理解植物與微生物之間的親密關係，更重要貢獻的是可以提高農業生產力。 植物生技公司也這樣認為。在過去兩年裡，...

相信大家都聽過「哭竹出筍」的故事，也知道這故事的兩個主角（孟宗及孟宗竹）吧！ 我們先來複習一下那一段故事： 孟宗 是三國時代的人，他的母親喜歡吃竹筍。有一年冬至，他的母親又想要吃竹筍，於是孟宗就跑到竹林裡去找；可是冬天哪裡來的竹筍？於是他就悲哀嘆息，沒想到竹筍竟然因此就長出來。 當時大家都認為，是孟宗的孝行感動了上天，所以竹筍才會長出來。 筆者小時候讀這個故事，可能是天生反骨，總覺得：怎麼可能！最近看了一些有關竹子的書，才發現孟宗是哭對了竹林，如果他不是去對著孟宗竹哭，只怕眼淚哭乾了也不會有竹筍！我們就來看一下吧！ 孟宗竹（ Phyllostachys edulis ），又叫做毛竹，英文名moso bamboo，可能是從日文 「モウソウチク（孟宗竹）」而來（1）。 孟宗竹。圖片來源： 維基百科 孟宗竹是溫帶植物，在20~25℃發育得最好，會在11~2月在地下形成筍，也就是俗稱的「冬筍」。到了3~5月會發春筍，但是孟宗竹的春筍口味比不上綠竹筍，反而是冬筍的味道比較好（2）。 冬筍，也就是孟宗竹在11~2月會形成的筍。 圖片來源： 維基百科 而且，孟宗竹是可食用的竹筍中，唯一會在冬天長竹筍的；其他如桂竹 （ Phyllostachys makinoi ） 、麻竹 （ Dendrocalamus latiflorus Munro ） 、綠竹（ Dendrocalamopsis oldhami ）等，都不會在冬季長竹筍，所以如果孟宗跑到其他這幾種竹子的竹林去，只怕再怎麼哭，也不會有竹筍喔！ 不過，孟宗竹除了會在冬天出筍這件事使它出名以外，還有另一件事情也讓我對它肅然起敬。在David Farrelly的「 The Book of Bamboo 」裡面提到，竹子的生長速度是所有多年生植物裡面最快的，年度生長量也是最多的；而在生長速度中，目前竹子類的冠軍就是孟宗竹。在日本曾有紀錄，孟宗竹在一天之內長了120公分！養個小孩，出生時大約是45公分左右，要長到120公分也要好幾年；但是孟宗竹卻可以在一天之內長120公分，真是非常驚人的生長速度呢！ 參考文獻： 1. 維基百科。 毛竹 。 2. 竹筍 。

光合作用如何能將光能有效地轉換為化學能，一直都是科學家們最感興趣的部分；目前知道，在光系統中的光能傳遞，失去的能量不超過10%，甚至有些科學家估計低於5%。當光能傳遞到光系統反應中心（reaction center）內的兩個葉綠素a時，這兩個葉綠素a會進行「電荷分離」（charge separation），將一個電子傳遞到下一個電子接受者（electron acceptor）。由這個點開始，光能轉換為電能，接著經過光反應的電子傳遞鏈（photophosphorylation）轉換為化學能（能量ATP與電子NADPH）。但是，這中間的機制尚未完全釐清。 最近，美國密西根大學（University of Michigan）生物物理研究團隊，使用了短脈衝光來窺視光合作用的機制，並闡明了分子振動（molecule vibrations）在地球的能量轉換過程上所扮演的角色。 這個發現可以幫助工程師們做出更高效的太陽能電池以及能源貯存系統。他們還為一個量子生物學（quantum biology）爭論注入了新的證據：究竟光合作用是如何達成這麼高的效率。 植物和一些細菌經由光合作用將陽光、水和二氧化碳轉化為自己（和其他生物）的食物，以及提供生物呼吸的氧氣。光合作用也許是地球上最重要的生化過程，但是科學家到現在還是沒有完全理解它的機制。 密西根大學團隊的研究結果發現，光合作用開始時的電荷分離，需要特定的分子振動來幫助進行。 無論是自然和人工光合作用系統，都需要利用吸收的光能，並將其轉換為電荷分離。在自然光合作用時，電荷分離最後會產生生化能量（筆者按：產生ATP與NADPH，最終用於產生醣類。）。在人工系統中，我們希望可以將電荷分離的能量拿來發電，或轉換為如生物燃料（biofuels）等其它一些可用的能源。 眨眼只需要大約三分之一秒，但是電荷分離只需要10皮秒（picosecond，兆分之一秒）。研究團隊開發出超短激光脈衝，可以匹配上光合作用電荷分離反應的速度。利用超短激光脈衝以及仔細定時序列，研究團隊能夠起動光合作用，然後拍攝即時快照。 研究團隊由菠菜中分離了光系統II的反應中心（photosystem II reaction centers）。光系統II位於植物細胞的葉綠體中，由一群蛋白質與色素組成；它也是目前唯一已知的自然酶，可以使用太...