種子植物專屬反應:迅速向下扎根

陸生植物並不僅有開花植物。苔蘚、石松、蕨類與裸子植物也都是陸生植物,它們是否與開花植物有著類似的趨地反應呢?苔蘚並不具有真根(true root),只有類根(rhizoid);石松、蕨類與裸子植物與開花植物一樣都有真根,是否不論有真根與否,都可以對重力產生一樣的反應,還是只有具備有真根的植物,才能對重力作出迅速的反應?抑或是即便具備有真根,也不見得能對重力作出迅速的反應?

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豇豆的基因密碼

豇豆(Vigna unguiculata [L.] Walp.)古稱䜶䝄,俗稱長豆、菜豆、豆角,是豆科豇豆屬一年生草本。豆莢的長度大約是三十到五十公分,也有長達九十公分的長豇豆。在英語中豇豆被俗稱為「牛豆」(cowpea),而長豇豆則俗稱為「蛇豆」(snake bean)。長豇豆可能是因為形狀類似蛇所以被稱為「蛇豆」,但究竟為何豇豆會被稱為「牛豆」則已不可考。「䜶䝄」的古名則是因為豇豆開花後,每朵花一定長出兩個豆莢,所以得到這個稱呼。

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甜杏仁果是怎麼產生的

扁桃在台灣又稱為「杏仁果」,是極為受歡迎的零嘴,但野生扁桃果實常含有苦杏仁苷(amygdalin),不僅會讓果實帶有苦味,還會分解產生致命的氰化物:如果誤食含有苦杏仁苷的野生扁桃,只需要幾十顆就會中毒致死。苦杏仁苷是從野黑櫻醣苷(prunasin)合成而來,不僅是扁桃,同屬於李屬的蘋果、桃子以及做為中藥的杏仁也能合成苦杏仁苷,幾年前風靡全台的「後宮甄嬛傳」裡面的安陵容最後就是吃苦杏仁而死。 

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植物合成化合物來召喚細菌

萜類與酚醛類同屬於植物的次級代謝物(secondary product)。不同的植物產生種類繁多且各異的次級代謝物,這些次級代謝物雖然與生長發育沒有直接的關係,但卻也間接地影響了植物的生活品質:許多植物的次級代謝物都被發現,它們可協助植物防禦外來入侵者。

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發現新的番茄風味基因

許多人發現,番茄真的越來越沒味道;過去的許多研究發現,番茄沒味道主要有兩個原因。第一個因素是品種改良的結果:為提升番茄的賣相,育種專家們就想辦法選育出那些成熟時會整顆紅透的番茄;但是後來發現具有這個性狀(稱為U性狀,意即Uniform Ripening)的蕃茄,因為葉綠素累積減少,使它們在成熟時儲存較少的糖,於是現在的蕃茄都變得比較不甜了。 第二個因素是冷藏:為了避免腐敗、延長保存期限,番茄通常在尚未完熟時便採下冷藏於攝氏五度,並在這個溫度下運送,等要販售之前再回溫到攝氏二十度。

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煙草粉蝨如何流佈

過去的研究發現,與一般的害蟲不同的,煙草粉蝨在感染植物後,並不會啟動茉莉酸途徑,反而是啟動水楊酸途徑。可能是由於水楊酸途徑的啟動,造成植物將有限的資源朝向防禦病害的方向布置,使得防禦蟲害的能力下降,於是讓植物更容易被煙草粉蝨入侵。

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植物白天如何感溫?

因為不會動,植物需要比動物更靈敏地感知環境的變化。過去的許多研究都發現,包括光線、水分、礦物質,植物都可以在感知後短時間內進行因應。對於溫度變化的感應,則直到最近這幾年才比較清楚植物如何感應溫度並作出變化。2016年底,有兩個實驗室同時提出植物的熱傳感器(theromsensor)就是光敏素B(phytochrome B):原來光敏素有兩種構型:其一為具有活性、主要吸收紅外光的Pfr構型,另一則是不具有活性、主要吸收紅光的Pr構型。Pfr構型吸收了紅外光會轉變為Pr構型,而Pr構型吸收了紅光便可轉變為Pfr構型。除了紅光與紅外光可以轉變光敏素的構型以外,Pfr構型還可以慢慢地轉變回Pr構型—這個過程稱為黑暗回復(dark reversion)。

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植物怎麼聞?

■植物沒有鼻子,但是能「聞」到氣味,這點應該沒有多少人—包括學者—質疑過。在丹尼爾‧查莫維茲(Daniel Chamovitz)的大作「植物看得見你」裡面就提到,雖然植物沒有嗅覺神經,但是植物顯然有「接受刺激後感知氣味香臭的能力」,或者更精確的說,植物可以「接收刺激」然後「感知氣味」,這是無庸置疑的。植物可以透過乙烯受器「聞」到乙烯,啟動落葉、落果的程序;雖然有些人會認為乙烯對人來說沒有氣味,不過又有誰說一定要人聞得到的氣味才是氣味呢?

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植物的側根如何「遇水則發」?

植物不會動,所以對外界的刺激更敏感。從達爾文父子開始,科學家們不但知道植物的頂芽對單側光會產生反應,讓它朝向光來的方向彎曲;也知道這部分的反應與生長素(auxin)有關。事實上,不只是植物的頂芽對外界的刺激會產生反應,許多研究也發現植物的根部在接觸到水分時,會往水分較多的一側長出更多的側根(這個反應被稱為hydropatterning)。

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植物界的變色龍

原產於南美洲智利中、南部與阿根廷的藤本植物Boquila trifoliolata,它在攀爬到其他樹上時,葉片的形狀會從原本的長鈍橢圓形三出複葉改變為宿主植物的形狀;甚至當它從一種植物攀爬到另一種植物時,葉片的型態也會跟著改變!這麼神奇的植物,稱呼它為「植物界的變色龍」應該當之無愧;更正確的說,應該可以稱呼它為「植物界的變形者」(shapeshifter)!有趣的是,如果爬上了沒有葉片的樹幹時,它仍會維持原來的葉片形狀。

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蒲公英種子為什麼能飛那麼遠?

■蒲公英的種子究竟能飄多遠?它們為何能飄得那麼遠呢?愛丁堡大學的一群科學家們,對於蒲公英究竟為何能飄得那麼遠發生了興趣(一般大約落在兩公尺的範圍之內,但有些可飄到一公里遠以外的地方),便建造了一個垂直的風洞,來觀察蒲公英種子們在氣流中的表現。

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植物有痛覺嗎?

■研究團隊發現,當擬南芥的葉片被吃,在事件發生兩秒內該葉片的鈣離子濃度立刻上升。接著鈣離子的信號很快的沿著維管束雙向(往老的與幼嫩的葉片)傳播出去,尤其在蟲啃到主要葉脈時特別明顯。不只是被吃會啟動這個反應,用剪刀剪葉片也能達成一樣的效果,顯示了這並不是只與蟲取食相關的反應,純粹只是一種受傷反應。

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小麥的基因地圖

■最近一期的《科學》雜誌上,由歐洲與美洲許多研究團隊共同完成了一個「不可能的任務」:定序並分析麵包小麥的轉錄體(transcriptome)。為什麼說是不可能的任務呢?因為他們選取了(1)不同發育時間的15種組織;(2)沒有環境壓力下的四種組織;(3)在生物壓力與非生物壓力下培育的幼苗,來定序並分析它們的轉錄體。除此之外,科學家們還詳細比較來自三種植物的六套染色體上同源基因們的表現方式。這麼龐大而複雜的任務,若非傾眾人之力只怕也不能完成。

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檞寄生的電子傳遞鏈

■一般提到檞寄生通常就是指原產於英國與歐洲的歐洲檞寄生(European Mistletoe,Viscum album),它是檀香科(Santalaceae)雙子葉半寄生植物。說它們是半寄生,主要是因為它們還有葉綠體,可以進行一些光合作用;但有一些研究發現,它們從宿主取得的碳,佔自身所需比例的八成。也因此,有些宿主在被它寄生後會出現生長遲緩的現象,嚴重時甚至會死亡。

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【DNA65週年】幕後花絮——插圖的作者

■不知道DNA雙螺旋結構是由華生(James D. Watson,1928-)與克里克(Francis Crick,1916-2004)兩人解出的人,應該很少;但是有多少人讀過1953年四月刊登在《自然》(Nature)期刊上的那篇論文呢?雖然刊登在《自然》與《科學》(Science)兩大期刊上的論文一般都很短,但這篇論文更是短中之短,只有一頁多一點點(842個字)與一個插圖。
插圖以一種寫意的方式,將DNA的雙螺旋優雅地描繪出來。那,繪者究竟是誰呢?

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