老葉的植物王國

金魚草。圖片來源： 維基百科 。 金魚草（ Antirrhinum ）是一種景觀植物，也有科學家拿它做遺傳學的研究模式。大家應該記得生物學課本上的紅色金魚草與白色金魚草雜交後，第一代全都開粉紅色的花吧！ 最近愛丁堡大學的研究團隊，對為什麼生長在高地的金魚草有葉毛，生長在山下的金魚草卻沒有葉毛感興趣。 研究結果發現，沒有葉毛的金魚草比有葉毛的金魚草多表現了一個谷氧還蛋白（glutaredoxin，GRX），這個蛋白質在表皮細胞表現，抑制了葉毛的發生。 為什麼生長在高地的金魚草要有葉毛呢？可能的功能包括了防曬（阻隔紫外光）、降低蒸散作用等。 他們的研究成果發表在2020年二月的《當代生物學》（Current Biology）期刊。 參考文獻： Ying Tan, Matthew Barnbrook, Yvette Wilson, Attila Molnár, Alfredas Bukys, Andrew Hudson. Shared Mutations in a Novel Glutaredoxin Repressor of Multicellular Trichome Fate Underlie Parallel Evolution of Antirrhinum Species . Current Biology, 2020; DOI: 10.1016/j.cub.2020.01.060

Proterocladus antiquus 圖片來源： Virginia Tech 科學家在中國遼寧省發現了一些十億年前綠藻的化石。這個發現把多細胞綠色植物的發現年代再度往前推進了兩億年。 這些綠藻（ Proterocladus antiquus ）大約兩厘米（millimeter）長，具有分枝，也有黏附在岩石上的結構。 這個發現刊登在2020年二月的《 自然生態與演化 》期刊。

圖片來源： 維基百科 討厭十字花科蔬菜、尤其是青花菜的人其實還不少！很多討厭它們的人，其實是因為十字花科蔬菜有個特別的氣味。 但目前研究已知，十字花科蔬菜所含的硫代葡萄糖苷（glucosinolate，芥子油苷，也就是十字花科蔬菜特殊氣味的來源）有抗癌的功效：硫代葡萄糖苷到腸道內，會被轉化為真正具有抗癌功效的異硫氰酸酯（isothiocyanate）。但是硫代葡萄糖苷到底是怎樣轉化為異硫氰酸酯，一直是個尚未解答的謎題。 最近美國的研究團隊發現，將硫代葡萄糖苷轉化為異硫氰酸酯的，原來是我們腸道內的正常菌叢之一：多形擬桿菌（ Bacteroides thetaiotaomicron ，BT菌）。研究團隊發現，多形擬桿菌基因體內有幾個一同表現的基因（稱為操縱子，operon），是這個轉化反應不可或缺的。將這幾個基因（ BT2159-BT2156 ）轉入其他的擬桿菌，其他的擬桿菌就可以代謝硫代葡萄糖苷、產生異硫氰酸酯了。 這篇研究刊登在2020年二月的《細胞》期刊上。 參考文獻： A Metabolic Pathway for Activation of Dietary Glucosinolates by a Human Gut Symbiont

圖片來源： 維基百科 原產於中、南美洲的南瓜，歐洲人當然是發現新大陸以後才認識它的。那「灰姑娘」（Cinderella）這個童話裡又怎麼會出現南瓜馬車呢？ 這有兩個可能：一個是這個童話是很晚才出現的，另一個可能性則是南瓜馬車這個情節是很晚才被寫進這個童話裡。 事實上，「灰姑娘」這個童話最早源於埃及的故事。原來的故事很簡單，老鷹叼走了一個女孩的一隻鞋子，不小心把它掉落在國王的身上。國王循線找到鞋子的主人並娶她為妻，就這樣。沒有後母、沒有南瓜馬車、也沒有壞心的後母跟拖油瓶姐姐們。 這個故事經過多次改寫，後來在1697年由法國詩人及小說家夏爾·佩羅（Charles Perrault，1628-1703）改寫時，才將仙女教母、南瓜馬車以及玻璃鞋等情節加入。這個改寫很成功，讓故事一炮而紅，從此大家就只記得這個版本了。 甚至有種南瓜就因為形狀像灰姑娘的馬車，就被取名為「仙度瑞拉南瓜」呢！ 參考連結： https://en.wikipedia.org/wiki/Cinderella

北美大豆猝死综合症病菌（ Fusarium virguliforme ）可以感染許多不同的植物，但有些不出現病徵（如玉米），有些（如大豆）則可在感染後十天出現病徵，造成幼苗發育不正常，葉片組織與植株迅速死亡。 本篇研究的作者比較了這個病菌在大豆、玉米以及單純培養基中的基因表現。研究團隊發現，病菌在不同的宿主中的相同感染時期所表現的基因只有少許重疊。這個現象解釋了為何病菌在有些植物（如大豆）會出現嚴重的病徵，在某些植物中則完全沒有症狀，並不是因為宿主對病菌有抵抗力，而是因為相同的病菌在不同的宿主中基因表現的狀況不同。 參考文獻： Amy Baetsen-Young, Ching Man Wai, Robert VanBuren, Brad Day. 2020. Fusarium virguliforme Transcriptional Plasticity Is Revealed by Host Colonization of Maize versus Soybean . Plant Cell. https://doi.org/10.1105/tpc.19.00697

玉米。圖片來源： Wikipedia 先說這篇文章的結論：讓玉米表現比較多的RuBisCo（ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase，1,5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶，負責把二氧化碳抓下來的酵素），可使玉米在低溫（攝氏14度以下）時光合作用效率能維持較高溫的效率。 我自己看到覺得有趣的點是：過去我們在學習光合作用時提到C4植物（玉米就是一種C4植物），也會提到它在低溫時光合作用效率不如C3植物。但過去課本上都是說：可能是因為C4植物在固碳時需要額外的能量，造成它在低溫時效率不如C3植物。 這篇論文裡面提到，最近這幾年的研究已經發現，C4植物在低溫下因為RuBisCo的結構不穩定，造成它在植物裡面的含量下降了四成，而這使得整體光合作用的效率下降了六成。所以讓RuBisCo表現量提升，可以造成玉米在低溫時的光合作用效率不會下降，從而造出「耐冷」玉米品系。 重要農作物是C4植物的有玉米、高梁、甘蔗以及部分的小米。不知道其他C4農作物是否在低溫下也有類似的事情發生，如果是，是否可藉由這篇論文裡面類似的機制來提升光合作用效率（或者說，使它們光合作用的效率可以維持）。當然，如果能找到非基改的品系，看看非基改的耐冷品系的RuBisCo的序列及/或表現量是否與不耐冷品系有所不同，這也是個有趣的課題。 參考文獻： Coralie E. Salesse‐Smith, Robert E. Sharwood, Florian A. Busch, David B. Stern. Increased Rubisco content in maize mitigates chilling stress and speeds recovery . Plant Biotechnology Journal, 2019

香蕉。圖片來源：By Daniela Kloth - Own work, GFDL 1.2, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=73500454 在台灣常見的香蕉（ Musa x paradisiaca ）最早可能是在東南亞與巴布亞紐幾內亞馴化，考古發現可以追溯到公元前五千年。但是因為要能被保存下來成為化石總是需要一點運氣，所以香蕉的傳播路徑似乎不是很清楚。 最近奥塔哥大學（University of Otago）的研究團隊，從埃菲特島（Efate Island）的特奧瑪遺址（Teoum​​a site）中的三十二具遺骸的牙結石中找到了香蕉的微顆粒，證明了香蕉大約在三千年前傳播到萬那杜（Vanuatu）。 到底是誰把香蕉帶到萬那杜呢？推測應該是拉皮塔（Lapita）人。 古代的人因為不懂得刷牙，所以牙結石都很大；近代許多「古人吃什麼」的研究，常常是從牙結石裡面發現的。 參考文獻： Monica Tromp, Elizabeth Matisoo-Smith, Rebecca Kinaston, Stuart Bedford, Matthew Spriggs, Hallie Buckley. Exploitation and utilization of tropical rainforests indicated in dental calculus of ancient Oceanic Lapita culture colonists . Nature Human Behaviour, 2020