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目前顯示的是 七月, 2014的文章

抗蟲的基改作物是否即將退場?

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。


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)。



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)在聲明中說,他們尚未收到農民團體的任何正式通知。而杜邦公司聲稱,自從發現斜紋蠕蟲屬(Spodoptera )已經對Cry1F蛋白(即Bt玉米的轉基因所產生的蛋白質)產生抗藥性之後,該公司的先鋒品牌(Pioneer brand)一直與生產者合作,以擴大其種子技術的耐用性和提高效率。

至於其他兩家公司,孟山都公司(Monsanto Co)和先正達公…

城市森林對於都市居民的健康至關緊要

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。 


依據2014年6月資料,如果以居住在五都以及桃園市的人口來看,台灣大約有68.7%的人住在大都市裡。目前查到的資料只能看到台灣的森林覆蓋率大約是60%,但不知道城市的森林覆蓋率是多少呢?看到最近台北為了開發,不惜將…

花花綠綠的馬鈴薯即將出現在餐桌上

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。



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。


黃肉的馬鈴薯含有抗氧化劑,除了看起來很特別之為,對於關心身體健康的消費者相當有吸引力。 

另外,育種團隊還培育出一種特別的黃肉馬鈴薯,它的皮是紅黃交錯的。 這些「美食馬鈴薯」主要的利基是,在煮熟後上桌擺盤時,可以為餐桌添加獨特的色彩。 不過,russet馬鈴薯仍是育種計劃的主要重點。目前有一種新…

美國中西部抗藥性雜草大爆發

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。

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"

植物微生物體:下一個綠色革命?

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。






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,BASF、拜耳作物科學(Bayer CropScience)、Chr. Hansen、諾維信(Novozymes)、孟山都(Monsanto)和眾多的新設立的科技公司已在該領域投資了大約二十億的研究和開發經…

你不知道的「哭竹出筍」

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)。




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

光反應有個「人龍大隊」(bucket-brigade)

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,可以使用太陽能將水分解成氫氣和氧氣。
非常多人對光系統II的反應中心…

「看見」工作中的OEC

光合作用(photosynthesis)應該是世界上最偉大的代謝途徑(metabolic pathway)了;當地球最初合成的時候,原始大氣並不含氧。一直到25億年前,開始有了光合作用以後,出現了氧氣,讓地球產生了天翻地覆的變化,總稱為「大氧化事件」(GOE, Great Oxygenation Event)。

什麼樣的變化呢?首先,氧氣的出現使得專性厭養菌(obligate anaerobes)大量死亡、滅絕;這由某個角度來看,應該可以算是地球上的第一個大滅絕事件,可以稱之為「成鐵記」(Siderian)滅絕事件。第二,氧氣的出現使得好氧生物得以出現,由於「燃燒」(氧化)所產生的能量遠大於其他形式,好氧生物出現以後,迅速取得優勢。第三,氧氣出現以後,因為太陽輻射的關係,形成了臭氧層,而臭氧層可以吸收200-310 nm的光,這部分是部分的UVC與UVB,致突變的能力很高,臭氧層隔絕了它們以後,地球上生物的演化速度進入了相對穩定的狀態。

當然,光合生物的出現(當時主要是藍綠菌cyanobacteria)也造成大氣中二氧化碳(CO2)的減少,而氧氣的出現又使得甲烷(CH4)大量減少。這兩種溫室氣體的減少,使得地球在24億年前進入了長達三億年的休倫冰河期(Huronian glaciation)。在那三億年中,地球就像一個大冰球;等到休倫冰河期結束後,世界已經完全不同了。

由這裡,可以了解到光合作用對這個世界的影響有多大。近年來,因為石油、煤、天然氣等不可再生的能源都已經逐漸耗竭,科學家們又想到最便宜(基本上是不要錢)的能源--日光。

要怎麼利用日光呢?基本上來說,除了發展太陽能電池以外,其實也有許多科學家一直在想辦法模仿植物的光合作用;因為植物的光合作用不需要消耗礦產以及其他能源,只需要合成一些蛋白質,就可以在常溫下獲取日光的能量來合成有機分子。直接的產物是三碳糖(glyceraldehyde 3-phosphate),間接的產物是葡萄糖(glucose)與蔗糖(sucrose)。

而植物光反應中的OEC(oxygen evolving complex)更是引起研究者的興趣。到目前為止,OEC還是自然界唯一可以在常溫下分解水的蛋白質複合體(protein complex);如果可以將這個能力應用到發電上面,科學家們可以將光能轉變為氫氣,或是直接將光能轉換為化學能。

踏出以藍光控制動物的信息傳導的第一步?

隱花色素(cryptochromes)是一群動植物皆有的藍光受器(blue-light photoreceptor)。目前已知與植物的生長發育以及生物時鐘有關,與昆蟲及哺乳動物的生物時鐘有關。不過,哺乳動物的隱花色素似乎並不受到藍光的驅動。

隱花色素的胺基端(N-terminus)序列與細菌的光修復酶(photolyase)有相似性,被稱為PHR domain;這個PHR domain可接受藍光的信號(1)。

最近南韓的一個研究團隊,將擬南芥隱花色素2的PHR domain與Trk 受器(Trk是tropomyosin-related kinase,是一個受器酪氨酸激酶 receptor tyrosine kinase)接合,產生一個嵌合蛋白(chimeric protein),或者說混種的蛋白。

有趣的是,當研究團隊讓神經細胞株表現這個混種的蛋白時,再使用488奈米(488 nm)的藍光刺激細胞株,蛋白質便開始活化,進行信息傳導;重複照射幾次則會使蛋白質失去活性。如果照射的時間變長,則該細胞株開始長出神經突起(neurite),甚至在大鼠的神經細胞株中可以長出絲狀偽足(filopodia)(2)。

研究團隊也發現,因為光線可以只照射局部,所以當他們以藍光照射表現混種蛋白的部分神經元時,只有被照射的部分的混種蛋白活化並開始長出絲狀偽足。

研究團隊也觀察到,藍光照射大約五到十分鐘就產生反應,相較於以加入化學藥劑或是受體的配體(ligand)來觀察信息傳導來說,以光線刺激更快、更直接,而且還可以侷限在細胞的一部份作用。

未來這個應用,究竟能夠擴展到哪些部分還有待觀察;但筆者覺得有趣的是,研究團隊將植物蛋白的一部分與動物蛋白結合,產生的混種蛋白還可以有功用,真的是很酷。(筆者比較想要把藍光受器跟多巴胺受器結合,這樣心情不佳的時候,用藍光照一下就立刻心花朵朵~)

參考文獻:

1. Wikipedia. Cryptochrome.
2. 2014/7/3. New optogenetic tool for controlling neuronal signalling by blue light -- ScienceDaily

科學家找到使小麥可以耐硼(Boron)的基因

硼(Boron,元素符號B)是植物的必需微量元素(essential micronutrients),缺少可以對植物的細胞分裂造成不良影響,使植物的根部變得粗短且有很多分支;嚴重時可以使得植物的生長點(meristem)壞死。植物通常以硼酸根的型態吸收硼元素。

但是就如許多微量元素一樣,只要土壤中硼含量稍多,就會使植物產生硼中毒(boron toxicity)的現象;硼中毒的植物首先影響的就是根部的生長被抑制,使得農作物(如:小麥)的產量下降(1)。

由於小麥是世界重要穀物之一,全世界有35%的人以它為主食,但在許多地區(尤其是在雨量較少的地區),土壤都有硼離子偏高的問題;因此,阿得雷得大學(University of Adelaide)植物功能性基因體中心(Centre for Plant Functional Genomics)的研究團隊著手尋找耐硼的小麥品種(2)。

這份工作並不容易做。小麥的基因體有人的六倍大,因此,要找尋相關的基因可能比大海撈針還困難。

幸好現代科技的進步使得這個工作變得稍微容易一點點。研究團隊在小麥的基因體中找到兩個運輸硼的蛋白(boron transporter),Bo1Bo4。除了這兩個基因只在小麥的根部表現之外,研究團隊也發現,在世界不同區域使用的不同小麥品種,它們對硼的耐受性不一,而這些品種對硼的耐受性,與當底土壤中硼的含量有關,顯示了各地農民在選擇產量較佳的小麥品種時,無意識地也對小麥對硼的耐受性做了選擇。

找到這兩個基因,對於未來在小麥的選種與培育是很大的幫助。科學家們可以設計出能快速鑑別這兩個基因的分子生物工具,方便選種時進行快速的篩選。

不過,文中提到澳洲30%的穀物種植區都有硼過高的問題,倒是使筆者想到,在Jared Diamond的「大崩壞」中提到,澳洲的土地有鹽化的問題,尤其是西南部小麥帶是世界乾地鹽化最嚴重的例子。其中有些是因為過去的過度灌溉導致,有些則是因為慣行農法造成的結果(3)。培育出耐硼的小麥固然可以解燃眉之急,但找出如何使鹽化的土地去鹽,應該才是治本之道吧?筆者不是這方面的專家,從一些書籍上得到的粗淺的印象知道,要把土地去鹽所費不貲,不知道是否有相關的專家正在致力於這個領域呢?所幸目前已有滴灌法(drip-irrigation),可以降低過度灌溉的危害,也可以節水。未來如能找到有效且不貴的去鹽的方法,…

只在白天生長的植物

一般來說,植物在什麼時間長得快呢?

很多人可能會說,白天。

事實上,植物在晚上長得比白天快,這是因為在太陽下山的時候,植物會由夕陽餘暉接收到一波遠紅光(far-red light),而這波遠紅光使得光敏素(phytochrome)由活化態(Pfr)轉變為不活化態(Pr)。不活化態的光敏素使得植物會努力生長,企圖找尋光源,於是使得植物晚上長得比白天快。這部分最容易由種子發芽看到,是否有注意到種子發芽總在破曉時?


最近,德國Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology的一個研究團隊,在2014年的「實驗生物學年會」(the Society for Experimental Biology Annual Meeting 2014)發表了一種有趣的突變種nex1,這突變種只在白天生長。

怎麼會這樣呢?難道是光敏素出了什麼問題?

其實不是。雖然目前還沒有找到突變的基因,但是研究團隊握有許多證據讓他們相信,這個nex1的基因缺損應該是發生在跟澱粉(starch)的分解有關的酵素上。

過去不同的研究團隊也曾發現這類的突變植物,可是那些突變植物,因為合成很多澱粉造成蔗糖(sucrose)缺乏,都長得比野生種(wild type)要小得多;但是nex1卻跟野生種差不多大。


研究團隊發現,nex1的澱粉顆粒比野生種大得多。由於一般植物在晚上長得快,但是晚上不能進行光合作用,所以一般植物細胞內的澱粉顆粒在晚上會被分解提供生長所需,造成晚上澱粉顆粒縮小的現象;但是nex1的澱粉顆粒在晚上並沒有縮小,研究團隊也觀察到,nex1在晚上是不生長的。

既然nex1在晚上不生長,但卻又能夠長得跟野生種差不多大,這就意味著他們在白天生長的速度比野生種快。因此,研究團隊希望能夠了解在nex1裡面到底發生了什麼事,或許未來可以應用在農作物上來提高農作物的營養價值。

當然,也有可能這些澱粉顆粒是無法被分解的,因此才會愈來愈大。所以,研究團隊也會對這些澱粉顆粒進行進一步的了解。

參考文獻:

2014/7/2. The plant that only grows when the going's good -- ScienceDaily