老葉的植物王國

全世界到底有多少種植物呢？在 科學家們 比對許多網站、搜尋大量文獻，刪除掉不同名但實為同種的植物後，邱園（the Royal Botanical Gardens, Kew）終於在今年釋出了第一份世界（維管束）植物調查報告。 根據這份報告，世界上有390,900種維管束植物，其中種子植物有369,000種，佔94.4%。這麼多的維管束植物，有多少種為人類所用了呢？根據文獻的紀錄，人類只用了31,128種，還不到十分之一（7.96%）；其中最大宗，不意外就是藥用（17,810種，57.1%）。當作食物的植物則有5,538種（17.8%），而作為材料的則有11,365種（36.5%）。雖然我們常聽到「有毒植物」這個詞，但在這麼多為人類所用的植物裡面，只有2,503種是作為毒藥/毒素，還不到一成（8.04%）。 在2015年，全世界總共發現2,034種新植物。包括九十種海棠屬、十八種蕃薯屬（包括了蕃薯 Ipomoea batatas 的近親）、五種洋蔥屬以及一種 在臉書上發現的肉食植物 。中國、澳洲與巴西是過去十年提出最多新種的國家，中國提出了1,537種，澳洲提出了1,648種，而巴西則提出了2,200種。 為什麼會有不同名但實為同種的狀況呢？那是因為同一種植物在不同的時間、空間，被不同的人發現的關係。由於命名是根據生物的特徵，所以同一個植物會有不同的名字。這些分類上的同義詞（synonym），由於描述了生物的特徵，因此也會被保留下來；根據邱園的資料，平均每個植物有2.7個同義詞。 隨著近年生物科技的發展，植物的分類由過去以型態（尤其是花的型態）為主的分類系統，開始朝著分子分類學的方向發展。為了分類，目前已經有三分之一弱的維管束植物有部分的基因被定序（106,700種，28.92%）；主要定序的基因在rbcL與/或matK上。這兩個基因都是葉綠體的基因，因為在不同的植物間高度保留而被用做分類上的依據。整個基因體完整的被解讀出來的植物，只有一百三十九種，還不到0.1%，而且大部分是農作物。由於氣候變遷造成農作物的產量與品質都受到影響，近年來各國的研究團隊紛紛在找尋農作物的野生種，並將之與現在的栽培種進行雜交，以培育出更能抗蟲、抗旱等特質的新品種，因此目前更重要的工作，應該是將農作物的野生種定序出來呢！ 雖然看起來好像不少，但是有21%的植物面臨絕種的威脅...

地球上最重要的反應應該就是光合作用（ photosynthesis ）了，就如植物的頂芽生長點是地球上最重要的組織一般。這是由於地球上的異營生物無不依靠自營生物作為直接或間接的食物來源，而自營生物的養分幾乎都是由光合作用而來。 葉片是獲取能量的小尖兵 自營生物的器官衰老是非常複雜的機制。在秋天撿起一片地上的黃葉，與仍在樹梢上翠綠的葉子相比，會發現黃葉的重量較同等大小的綠葉輕很多；這是因為植物會將衰老葉片中剩餘的、可利用的物質分解後運回，提供其他組織再運用。不若異營生物，由於每一個器官、組織都需要由自己生產的能量來製造，因此自營生物在淘汰老廢器官與組織時，一定會將殘餘的養分盡可能的回收。汰舊換新對所有生物都是一整年的工作，但對於多年生的落葉樹來說，每年春秋二季會發生大規模的迎新去舊，是它們一年兩次的大工程。 當時序慢慢進入秋天時，植物體內可藉由光敏素（ phytochrome ）感應逐漸加長的黑夜。光敏素是由兩個多肽組成的雙體（ dimer ），每個多肽有一千多個氨基酸那麼長，並加上一個色素分子（ phytochromobillin ）。光敏素將季節的信息送到頂芽，頂芽便開始進入休眠；其它的葉片啟動衰老機制、將可以回收的養分盡量回收之後，隨著連接葉柄與莖的薄壁細胞死亡，毫無生氣的葉片因自己重量的垂墜，被拉離開植株，飄落到地面。 這一切雖然看似與光合作用無關，但它卻是背後的影武者。在夏季的尾聲，隨著日照時間減少，植物能進行光合作用的時間縮短；同時，因為太陽的角度逐漸偏斜，在有限時間內，植物能捕捉到的光能也逐漸減少。以經濟的角度來看，光合自營生物此時若仍維持著龐大數量的葉片，並不是一種聰明的做法；於是有些樹木選擇將葉片中的養分回收儲存，同時降低所有的活動來過冬。等到冬去春來，可進行光合作用的時間變長了，加上太陽的角度逐漸轉正，植物以光敏素覺察到黑夜時間逐漸縮短，新芽便開始萌發，葉綠素的合成與葉綠體的發育，讓新生的葉片抹上了一層層的綠意。 由此可知，光合作用需要捕捉光能、以及將光能轉換為化學能的「用具」，並且，這些用具要能夠被恰當地放置在可以接收到足夠光能的地方。除了少數因為生活環境而必須修改基本設計的植物以外，絕大多數植物執行光合作用的主要部位是葉片；而葉片中用來捕捉光能的用具就是光系統（ photosystem ）。 ...

含羞草。圖片來源： wiki 動物可以透過反覆練習來學會一項技能，植物是否也有學習的能力呢？ 要測試植物是否能學習，首先就會遇到一個問題：如何建立一個系統證明植物會學習。畢竟植物不是動物，身為動物的我們，要教導植物某一件事或許不難，但是要如何幫植物「考試」、確定它已經會了，這部分可真的不簡單。 來自澳洲的研究團隊，決定以含羞草（ Mimosa pudica ，the sensitive plant）為樣本進行測試。研究團隊做了一個植物的「大怒神」系統，可以讓含羞草在相同的短時間內往下垂直掉落15公分。當含羞草坐完「大怒神」以後，它的葉子會閉合一段時間再慢慢打開；等到它的葉子完全打開以後的5-10秒，再讓它坐一次「大怒神」。 這樣反覆在一天內進行60次（含羞草：我不要坐那麼多次大怒神啦！）以後，研究團隊發現含羞草的反應變小了。而且，在高光度與低光度下生長的含羞草，對於反覆刺激的反應明顯的不同；在低光度（每平方公尺每秒照射90微莫爾的光子）下的含羞草，在反覆刺激以後，很明顯的有反應變小的現象。 但是，這真的是學習行為嗎？會不會是含羞草被搖到彈性疲乏了？為了證明含羞草不是因為被搖到彈性疲乏，研究團隊設計了另一種刺激：「大地震」！將植物放在震盪器上面，以每分鐘250下的速度搖五秒。如果換另一種刺激，含羞草可以馬上做出反應；就顯示了它並不是彈性疲乏，而是對於同一種刺激的反覆出現，它習慣了、並決定不予理會。 實驗結果發現：坐過幾十次「大怒神」的含羞草，在換玩「大地震」以後，還是可以立即做出反應。這顯示了，含羞草真的有學習的能力唷！只是，為什麼在高光度下（每平方公尺每秒照射230微莫爾的光子）的含羞草在反覆刺激以後，反應不會明顯變小呢？ 讓我們先想想含羞草為什麼要「羞」。我們都知道含羞草只要一碰，葉片就會閉合；如果碰觸的強度夠高，不只是葉片會閉合，連葉柄也會跟著下垂。碰觸的刺激意味著什麼呢？ 在自然界，碰觸的刺激表示附近可能有吃草的動物開始「甲崩」。而閉合的葉片與下垂的葉柄，可以讓含羞草在食草動物的視覺範圍內消失（請參考下面兩張取自維基百科的圖）。 被碰觸之前的含羞草。圖片來源： Wiki 被碰觸之後的含羞草。圖片來源： Wiki 草不見了，吃草的動物當然就不會去吃它；所以含羞草藉著「害羞」的動作，可以減少自己被吃掉的機率...

海島棉的花。圖片來源： wiki 記得以前聽到純棉製品的廣告時，總是會強調是使用最好的棉花，而最好的棉花是「埃及棉」或稱為「海島棉」；查了一下資料，發現海島棉（Sea Island Cotton， Gossypium barbadense ）的確是最好的棉花，主要是因為它的纖維較長、光澤較好。相對的，高地棉（upland cotton， Gossypium hirsutum ）的纖維沒有那麼長、光澤也較差。 高地棉的果實。圖片來源： Wiki 但是，世界上九成的棉花都來自於高地棉；包括美國國家棉花總會（National Cotton Council of America）所對外大力推銷的，都是高地棉。究竟海島棉怎麼了呢？ 原來，在十八世紀，當美國人一路由大西洋岸深入內陸墾荒時，他們很快的發現：最好的棉花，不喜歡美國內陸的氣候。海島棉在美國內陸，因為氣候太乾燥，就無法開花，只有高地棉會開花。 讀者可能會說：那就改種高地棉不就得了？不過，在當時決定改種高地棉，會帶來另一個問題：沒有脫籽機可以用。原來印度已經開發了適合海島棉用的脫籽機 Churkka gin，但這個脫籽機卻無法為高地棉脫籽。為什麼呢？因為高地棉的種子黏性較強。 這個問題，直到1793年，惠特尼（Eli Whitney）發明了適合為高地棉脫籽的軋棉機（cotton gin）之後，才真正解決。否則，用人工脫籽，一個人一天頂多只能弄一磅；這樣根本不可能產生經濟規模啊！據說惠特尼是看到貓抓鳥的時候，從貓爪得到靈感的；不過這部分還有待證實。 在軋棉機發明之後，八年內棉花產量提升25倍，到1820年更超過90倍。這些絕大部分都是高地棉；海島棉在美國只種在加州，另外西德州也有少量栽種，只佔美國棉花總產量的5%而已。 所以，雖然海島棉是世界最好的棉花，但因為種植它的國家的氣候的緣故，它卻不是世界產量最大的棉花喔！ 參考文獻： Pietra Rivoli。2006。一件T恤的全球經濟之旅。日月文化。ISBN：986-7057-41-4 植物帝國：七大經濟綠寶石與世界權力史。華滋出版。

記得小學的時候，每次去遠足（那時候不叫做校外教學），媽媽都會給我們帶壽司（因為可以冷吃而且醋飯不容易壞掉）跟一些點心，還有一顆蘋果（ Malus domestica ）。媽媽的概念就是，出遠門就是要帶點好的東西；但是有一次姐姐咬了一口蘋果，覺得不好吃扔了，從此遠足就沒有蘋果了。還記得那時媽媽說：蘋果是進口的很貴，不愛吃就不要買！所以一開始對蘋果的記憶就是：這是一種很貴的水果。 那時候台灣的蘋果都是由美國進口，應該大部分都是五爪（Red Delicious）。五爪又大、又紅，拿出去送禮很體面，但其實味道沒有特別好；至少我不愛它的口感不夠脆。 後來台灣開始在梨山上種水果，從桃子、梨子開始，等到蘋果開始生產，慢慢變得比較普遍後，蘋果開始進入台灣人的家庭；等到WTO之後，大量的進口蘋果出現在超市，蘋果開始成為一種普通的水果。 新疆野蘋果。圖片來源： Wiki 作為一種受歡迎的水果，蘋果的祖先其實是中亞的新疆野蘋果（ Malus sieversii ）。由於蘋果有自體不相容性（self-incompatibility），所以一定需要其他品系的蘋果樹在附近才能結果；造成蘋果的繁殖一定要靠著嫁接等無性繁殖技術，才能將好吃的蘋果的品系一直保存下來。 如此一來，在人類邁入農耕的早期，是不可能學會如何種蘋果的；或者說，種了但無法進行育種。要等到累積了相關的農業知識以後，才有可能開始改良蘋果的品種。而這個時間點，已經是希臘古典時期，距離人類學會農耕已經有八千年（1）！ 不過，人們真的很喜歡蘋果。或許是因為蘋果的高果糖含量，畢竟果糖的甜度相對於葡萄糖與蔗糖都要高；不管是什麼原因，自從人類學會如何繁殖蘋果以後，到現在全世界已有大約7,500個不同品系的蘋果；而當他們遠渡重洋到美洲建立殖民地時，也不忘記帶著家鄉的蘋果到新大陸去栽種。 但是美洲大陸沒有野生的蘋果嗎？有的，根據Frank Browning，美洲大陸的野生蘋果就是 Malus coronaria （2）。 Malus coronaria 。圖片來源： Wiki 北美野蘋果俗名為 sweet crabapple 或 garland crab，果實直徑大約 2.5-3.7公分（3），據說果實綠綠小小的，酸澀難以入口。而新疆野蘋果果實直徑可達 7公分（4），為蘋果屬裡面野生品系最大的。 雖然...

辣椒。圖片來源： Wiki 你愛吃辣嗎？辣椒（chili peppers）原產於美洲，大約在一萬五千年左右，當第一批人類到達美洲時，就開始馴化它了。這種茄科（ Solanaceae ）辣椒屬（ Capsicum ）的植物很容易栽種、也很容易雜交，從那時開始到現在，全世界的辣椒已經有非常多不同的品系了。 夏天胃口不好時，媽媽們就會做點辣的食物來幫大家開胃一下。筆者不嗜辣，不過有時吃點辣也蠻開胃的；但有時吃著吃著不小心咬到辣椒、或是低估了食物的辣度、甚至是不小心手殘，要加一點辣椒醬卻加了一整瓢，於是越吃越辣的時候，要怎麼辦呢？ 有人會喝水止辣，甚至馬上把一整杯的冰水灌下去...有效嗎？ 根據新墨西哥州立大學的 Paul Bosland教授的研究，喝水是不可能止辣的。 喝酒也沒用。水或酒只能把辣椒素（Capsaicin）從舌頭上洗掉一些，但是沒有止辣的效果。 那麼要怎麼止辣呢？根據 Bosland的研究，喝牛奶是最有效的！牛奶裡面的蛋白質，可以阻斷辣椒素對舌頭上受器的作用。 辣椒素。圖片來源： Wiki 我們之所以會感受到辣，是因為辣椒素與舌頭上面的受器結合後，送出的信號跟我們舌頭被燙到的信號是相同的；所以我們吃到辣椒的時候，還會流汗。而牛奶可以阻斷辣椒素與舌頭上受器之間的作用，其他的乳製品，如酸奶或冰淇淋，也可以有類似的效果。 如果馬上找不到牛奶或乳製品，甜的東西也可以止辣，雖然效果會差一點。吃點糖、蜂蜜或甜點，也可以止辣。除了糖以外，碳水化合物也有效。 由於碳水化合物有止辣的效果，一般而言紅辣椒的辣度會比綠色的辣椒要低一點；因為紅辣椒裡面的糖份比較高。 所以，下次不小心吃到辣椒，可別再猛灌水囉！ 參考資料： 2016/7/19. Milk works best to extinguish the heat from chile peppers . Science Daily.

擎天屬的觀賞鳳梨。圖片來源： Wiki 紅苞鳳梨屬的觀賞鳳梨。圖片來源： Wiki 彩葉鳳梨屬的觀賞鳳梨。圖片來源： Wiki 大家都看過觀賞鳳梨，不過很多觀賞鳳梨，其實它們並不是真的鳳梨喔！它們跟可以吃的鳳梨是同科不同屬，所以嚴格來說，並不能說它們是鳳梨呢！ 如上面介紹的三種在台灣常見的觀賞鳳梨，在分類上就都不一樣。 擎天屬（ Guzmania ） 紅苞鳳梨屬（ Billbergia ） 彩葉鳳梨屬（ Neoregelia ） 而可以吃的鳳梨，在分類上是屬於鳳梨屬（ Ananas ）。 它們都屬於鳳梨科（ Bromeliaceae ）、鳳梨亞科（ Bromelioideae ）下面的大家庭，但不是都在鳳梨屬下面喔！ 蜻蜓鳳梨。圖片來源： Wiki 除了上面三種觀賞鳳梨以外，另外還有蜻蜓鳳梨（ Aechmea ）、 無柄鳳梨（ Cryptanthus ） 、 鳥巢鳳梨（ Nidularium ） 、 空氣鳳梨（ Tillandsia ） 、 鶯歌鳳梨（ Vriesea ） ，都是同科不同屬的植物。其中空氣鳳梨與鶯歌鳳梨與其他的觀賞鳳梨的親緣更遠，它們是同科不同亞科，空氣鳳梨與鶯歌鳳梨是鳳梨科鐵蘭亞科（ Tillandsioideae ）的植物～ 帝王鳳梨的變異果。圖片來源： 中國時報 不過，有些可以吃的鳳梨，在結果時產生畸形或變異，也可以當作觀賞用。例如農業試驗所嘉義分所在十年前培育出來的「 帝王鳳梨 」，每兩萬顆會出現一顆變異（如上圖），農民就會保留下來自用或送人！ 資料來源： 行政院農業委員會農業試驗所。台灣的鳳梨。遠足文化。 2015/8/16。陳俞霈。 大隻佬帝王鳳梨 享譽在田間 。中國時報。