2016/4/21

2016/04/12 買菜學堂:郭華仁老師:科普種子學

主講人:郭華仁老師
記錄:潘忠廷

種實的表面結構

把水稻的種子放在顯微鏡底下放大來看,會發現到水稻種子表面有著非常多的利刺,這也是為什麼割稻時需要戴手套來保護皮膚。而我們平常吃的龍眼、荔枝與榴槤 以為是果肉的地方其實是種子構造的一部份,是假種皮,充分成熟的苦瓜子紅色的假種皮非常的甜,目前看過最漂亮的假種皮是旅人蕉。水稻的種皮和果皮則是合而 為一,裡頭含由胚與胚乳的構造。胚乳可以譬喻成媽媽先帶個便當給小孩,裡頭有著供給他日後成長需要的養分,以土豆為例,裡頭的胚會化為兩片子葉與胚軸。
每個植物的種子生命循環皆有所不同,結果也有豐欠年之分,稻子從開始長花到種子的成熟約需一個半月的時間。存在於胚乳裡的養分是暫時的,種子發芽過程中會將 養分傳遞給子葉。在顯微鏡底下來看一個豆子的胚的發育,會發現胚的變化分別為球形-心形-魚雷形。


種子的成分

種子裡含有澱粉、蛋白質與脂肪三種主要成分,這些成分在種子裡非散狀分佈而是各有其所,一層一層被包裹住,像是獨立於專門的儲藏倉庫。葡萄糖分子的組合方式有兩種型態一種為直鏈性澱粉(例如在來米,較好消化)或是支鏈性澱粉(例如蓬萊米,難消化)。蛋白質則是由胺基酸鏈組成。脂肪的學名是三酸甘油脂,約有20種。

種子的傳播方式

種子在找到合適自己的土地後,將展開新的生命,各類種子有趣的傳播方式包括非洲噴瓜(果實內部有種子和大量的漿水,當內部壓力到達臨界點之後,漿汁和種子撐爆果皮並隨之噴出)、芹葉牻牛兒苗、竹節草種子(藉著濕氣的變化作為動力,鑽入牛皮引起牛的皮膚潰傷)與海岸的濱刺草。翅葫蘆是風力運送種子中最厲害的其中一種,種子長有18公分。

而動物散播的途徑中,鳥類常會在某地吃完食物後於乙地排泄出,也順道幫植物傳播種子,例如在建築物外長出的榕樹常是此鳥類的傑作。而蝙蝠聲波與嗅覺皆敏銳,蝙蝠食用的果實常有一個特點即是長在樹幹上的幹生花如榕樹。牛與羊亦是散播種子的高手,在國外有些農家會在一小塊區域里種上豆子,等到來年豆子長成後就會將牛羊帶來此地吃下豆子,並把牛羊趕至其他地方,而牛羊在四處所排泄出來的豆子就成了傳播種子的最好途徑,日後該地就會長滿整片的豆子。啄木鳥則有將吃不完的殼斗科植物種子藏在樹幹上的習性,若松鼠發現就會藏在土壤中作為日後的糧食,但松鼠不一定每一顆都會記得吃到,剩下的種子便有機會發芽。詩人秦觀曾寫過: 夢魂思汝鳥飛往/ 世故著人羊負來。依博物志的記載,胡中有人驅羊入蜀,胡枲子多刺,黏綴羊毛,遂至中國,故名羊帶來。胡枲子就是枲耳,或稱蒼耳,果實多刺,可以黏在牛羊毛上,藉以傳播。因此秦觀是在說不論你落腳何處,人情世故還是如影隨身,就好像蒼耳種子隨著羊遷移一樣。亞馬遜流域河旁植物的枝條常垂入水中,魚咬果實,種子就隨魚糞排到上游,完成了傳播。看來孟子不曾到過巴西,否則就不會說緣木求魚不可得之這句話了。

靠水力傳播的種子有Sea bean(海豆)、鴨腱藤、銀葉樹、棋盤腳,另外我們平常吃的椰子可以說是一種不會走路的椰子,叢立孔雀椰子與海椰子則像是會走路的椰子,而我們常喝的椰子水其實是椰子液態的胚乳,過一段時間就會固化成椰仁。另外研究發現玉米的發芽現象十分有趣,不管將玉米埋的多深,其葉子都會在距離地表一公分之處開始生長。而稻子的發芽機制則是將種子內的蛋白質與澱粉分解後的養分供給胚,提供植物生長養分後直到用盡。

種子生態學

種子發芽的容許範圍有限,一顆在土壤裡的種子對於發芽所需的環境限制會越來越寬,達到最高峰會進入停止休眠,但若環境不適發芽種子會再次進入休眠狀態。除了溫度和發芽範圍之外,光線也會影響種子的發芽。種子的休眠大致分為兩大類型一為種殼休眠,一為胚休眠。要解除種子的休眠狀態大致有幾種方式-處理種殼(去殼)、乾燥後熟、置於低溫濕潤環境(冷層積,方法為以濕紙巾沾水後再以塑膠袋包裹置於冰箱,最長可能需要九個月的時間)或化學藥劑處理。但種子與人一樣皆有壽命,有一些壽命極短一下子就死亡,種子儲藏要訣為低溫、乾燥環境,高溫多濕不利。影響種子發芽的因素也包含光照,1935年一場實驗證實遠紅光會抑制萵苣種子發芽,紅光促進發芽。1952年則有研究者接續光影互換實驗,研究發現遠紅光(730nm)會抑制種子發芽,紅光(660nm)則會促進種子發芽,如果將種子以遠紅光和紅光交替照射,不管交替幾次,只要最後一次照射的光源是紅光,種子就會發芽。最後,依照這類特點,找到種子中的光敏素,也就是種子接受光信號決定是否發芽的關鍵要素,光敏素的假說六、七年後便被證實。該原理也可以用來解釋為何森林下的種子不容易發芽,因為在森林底層,種子感受到的皆是遠紅光。

種子的政治經濟學

人類約在一萬年前才開始學會播種,在此之前為採集,人類的學會播種後,會在田裡留下最好的種子等待明年下種,種子也始終維持著自由交換與買賣的光景,但近一百年來卻開始走樣,例如1925年科學家研究出雜交一代種子(父代與母代有不同性狀,子代雜交出好的性狀,但農民以此自行留種種植時,性狀又會回到參差不齊的狀況。)而目前全球種子業貿易收入有五成都是基改公司所掌握分別為孟山都、杜邦、先正達、拜耳、陶氏。基改終結者種子-目前孟山都雖有技術,但無法販售。

觀眾發問:


1.
問:種子的壽命可以保持多久?
答:曾有學者挖到四百年前(以同位素測試)的荷花種子,送回日本進行試驗,發芽率仍有百分之百。也曾在西伯利亞發現一萬年前在象肚裡的種子,且仍可發芽,但也有學者懷疑種子是在後來由老鼠帶入,因為未做同位素判斷,所以無法判定是否真為一萬年前存在到現在的種子。

2.
問:想做保種有什麼途徑與方法?
答:首先得先找到種子,而且是活的種子,皆下來得要有消費者願意購買,農民才有理由種植,一代一代會越來越適應當地的風土,農民留種幾次後就可能培育出適合在該環境中留存的種子。

3.
問:台灣是否有品種復育的成功案例?
答:在網路上打上原住民保種網或是小米回家就可查詢到相關訊息。

4.
問:以雜交一代的後代進行留種種植可行嗎?
答:建議不要,因為難度極高,除非過去有育種經驗。

5.
問:一般民眾如何買到安全的種子,有無推薦的種子行?
答:有進行化學藥劑處理過的種子從外觀就會看得出來,通常明顯顏色區隔。另外台南功農種子店與竹北各有一間值得推薦的種子行(詳情請恰保種網站)。

6.
問:有關非基改或基改利弊的新聞訊息該如何進行客觀判斷?
答:近來國外有期刊會要求研究者揭露研究經費來源或研究者其他兼職身份(如種子公司)等相關訊息,但不一定所有的研究者都會照做。