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植物也有生存危機,熱帶與亞熱帶植物的挪亞方舟——植物保種中心

PanSci_96
・2019/07/15 ・1960字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 586 ・九年級
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圖/嵌入自辜嚴倬雲植物保種中心

不只動物有生存危機,植物也有。辜嚴倬雲植物保種暨環境保護發展基金會,秉持著保育熱帶與亞熱帶植物的使命,永續地球的豐富生物多樣性,在屏東縣高樹鄉設立了辜嚴倬雲植物保種中心(Dr. Cecilia Koo BotanicConservation Center, KBCC),現已是世界上最重要且豐富的植物保種中心,預計 2027 年蒐集總數將達 40,000 種。

〈植物資源共享平台〉計畫由國立清華大學、辜嚴倬雲植物保種中心(KBCC)及國立自然科學博物館合作,以 KBCC 既有全世界最豐富之 33,309 種活體植物蒐藏為基礎,持續擴增蒐藏物種數,發展包含液態氮冷凍、臘葉、浸液、原色標本技術等全方位標本蒐藏,並規劃將蒐藏植物資源整合為線上資料庫,提供分類學、植物生理學、生態學、藥物學、園藝學等相關學門,其學術及產業界完整的植物活體及標本資源服務。

植物蒐藏概況

圖/嵌入自辜嚴倬雲植物保種中心

截至 2019 年 7 月 1 日,KBCC 共有 33,309 種植物,已成為全世界蒐藏物種數最豐富的植物園,其中蘭科、鳳梨科、秋海棠科、蕨類及苔蘚植物的蒐藏數抑是世界第一。

KBCC 物種蒐藏初期設定 12 類群:蘭科、鳳梨科、芭蕉科、棕櫚科、山茶科、薑科、天南星科、赫蕉科、竹芋科、蘿摩科、苦苣苔科及蕨類,之後陸續增加了芸香科、秋海棠科、竹亞科、水生植物、食蟲植物、多肉植物及苔蘚植物等類群。

相較於其他植物園,如英國倫敦皇家植物園估計約 18,000 種、密蘇里植物園則蒐藏約 17,500 種,KBCC 蒐藏的物種數皆遠勝於其上,且仍持續增加。

辜嚴倬雲植物保種中心蒐藏簡表(2019.07.01)
類群物種數類群物種數
蘭科9,225食蟲植物843
多肉植物7,940茶科702
鳳梨科2,539苔蘚植物597
蕨類2,034薑類541
天南星科1,671棕櫚科253
秋海棠科1,354竹芋科145
苦苣苔科1,086芭蕉科90
水生植物891其他3398
總計33,309

植物原色標本技術研究

圖/pixabay

植物標本是植物學研究之基石,即使在分類學邁向分子親緣鑑定主導的現在,野外調查所採得的標本仍扮演存證、DNA 素材來源、物種形態描述等功能,可記錄環境的動態變遷,亦多有從過去採集標本中鑑定出新物種之案例。

保種溫室裡的植物,雖得到仔細照護,仍可能因病蟲害及偶發之人為疏失而折損,因此需要拍攝其細部影像、冷凍保存分子及製作浸液與乾燥標本。

野外調查壓製臘葉標本為主,由於製備簡便、易於收納,且製作程序有一定的規範,普遍受植物分類學者採納,然而臘葉標本僅保存最基本的植物輪廓,原始顏色及立體形態盡失,只可憑採集紀錄登載的簡單資料為據。近年植物標本製作方法改進的研究稀少,臘葉標本已是發展成熟且長期受植物學者採用的技術,雖然其對於植物形態及顏色的保存效果相當有限,基於野外現地標本製作和收藏便利性,仍是主流採用的製作法,難以有本質上的轉變。

另一類長期發展的植物標本製作方式為浸液法,使用含有特定比例酒精、福馬林等防腐成份的水溶液,再根據植物顏色添加各式有機鹽類調配保存液,用途為暫時保存不適於乾燥壓平的纖細構造,或漿果等厚實且高含水量部位。比起臘葉標本,浸液法的改良研究較多,然而大多為既有水溶液配方的小幅度改良,且僅適用於相當侷限的植物類型。

液態氮冷凍組織保存

沸騰的液態氮。圖/wikimedia

在生命科學研究中已常利用液態氮來長期保存細胞,但應用於物種保育的案例並不多。

如前所述,臘葉標本製作簡單、存儲所需空間不大,故為目前最多植物學者採用,然僅能保存片段物種的DNA 訊息。

液態氮超低溫保存技術,不僅能較完整保存 DNA,亦可將轉錄組(Transcriptome)的訊息一併留存,植物各部位的基因雖相同,但由於組織發揮的功能、所處生長狀態等差異,基因調控皆各有所別。每種植物儘可能採取根、莖、葉、花、果實及種子各部組織,每個部位採集 2 次;平均每個物種將會保存至少 3 個部位、6 份組織樣本,藉由分析不同細胞的轉錄組,可以作比單純的 DNA 分析更為深入的分子研究。

  • 本文改寫自科技部新聞稿,原標題為〈熱帶植物保種的挪亞方舟與永續植物—資源共享平台〉。
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色彩呈現新技術,噴霧法製備完美顯色鈣鈦礦量子點
PanSci_96
・2019/06/18 ・1337字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 591 ・九年級
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  • 量子點懸浮溶液,可調變不同鹵素成分,實現從深藍到紅外光光色的變化。圖/科技部提供

隨著顯示器技術的快速進步,由映像管電視、液晶螢幕顯示器、有機發光二極體(organic light emitting diode, OLED)至未來的 microLED ,呈現顯示技術的突破與進展。人類對色彩呈現的追求越來越高,因此在顯示科技上仍有許多可以突破的空間。

清華大學材料科學工程學系林皓武教授研究團隊成功研發領先全球的創新技術——「噴霧合成法製備完美顯色多彩鈣鈦礦量子點」。

對比過去以注入法合成之鈣鈦礦量子點的結晶性、穩定性與量子產率較差,使其在應用與量產上受到限制。林教授研究團隊,除了突破以往鈣鈦礦量子點結晶性差與不穩定性,噴霧製程還大幅增加了工業上大量合成的可能性。本技術日前已經成功取得台灣專利,也吸引韓國首爾大學、美國田納西大學等國際研究團隊主動合作交流。

研究團隊利用簡易且低成本的噴霧合成技術,開發出具有量子產率趨近於100%、高色純度高穩定度之鈣鈦礦量子點,其放光波長與頻寬符合下世代Rec.2020超廣色域規範,適合用於各顯示器技術;其獨特的光物理性質,更讓它們有機會實現室溫運行的量子計算。

此研究成果於2018年獲得國際知名期刊Advanced Materials報導,並得到背封面的重點特寫。圖/科技部提供

鈣鈦礦量子點調色方式

鈣鈦礦量子點只要透過改變組成成份即可調色,相較於三五族半導體量子點僅能透過篩選粒徑大小調整放光波長,鈣鈦礦量子點具有相當大的優勢。

在本研究中,清華大學林皓武教授研究團隊利用其研發出的噴霧合成法,將鈣鈦礦前驅物於反溶劑中析出產生奈米等級的鈣鈦礦晶體,再以離心方式分離並萃取粒徑大小較一致的鈣鈦礦量子點,此製程之鈣鈦礦量子點的光致發光量子產率在溶液中及固態薄膜皆可以達近100%。

透過調整鈣鈦礦的成分,生產出一系列由深藍色至近紅外光的放光,適合應用於microLED之色彩轉換層材料,以實現全彩均勻的完美顯示器技術;同時,利用鈣鈦礦量子點之高量子產率與高穩定性的特性,使其在室溫下能夠達到光子反聚束的特性,為理想的單光子源,增加了室溫運行量子計算之可行性,也減少了對超低溫系統的能耗依賴。

技術的實際應用

OLED電視。圖/wikimedia

OLED為目前最新的主動式發光顯示器技術,由於仍有壽命與耗能等問題,microLED之發展為勢在必行,不過 microLED 也具有許多問題需被克服,如巨量轉移、低色均勻度等。本研究中的鈣鈦礦量子點在RGB三種色光下,皆具有超高色純度與高量子產率,若將其與 microLED 結合,可以達到全色域、高純色與高穩定度之顯示器,並且有機會能夠解決microLED所面臨的問題。

此一技術已受到國際上相當程度的關注,然因本技術仍在研發階段,期盼後續能進一步推廣技術並與相關產業進行連結,希望未來能引進各領域前瞻技術進行跨領域產業結合,推動新穎光電科技與相關產業,以及推動技術產業化。

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就是愛吃魚鰭!台灣本土魚糙體銳齒鰕虎的食鰭天性
活躍星系核_96
・2016/10/17 ・1240字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 494 ・六年級
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  • 這是台灣學界第一次發現食鰭魚類的學術發表,也是首次證實台灣本土魚種「糙體銳齒鰕虎」(Smilosicyopus leprurus)食用其它魚種魚鰭的紀錄。。圖/周銘泰攝影

你或許知道人類會食用鯊魚的魚鰭(魚翅),但你能想像有些魚會咬下其他魚的魚鰭,作為食物嗎?今(2016)年八月,國立中山大學海洋科學系與台灣海洋科技研究中心共同發現「糙體銳齒鰕虎」(Smilosicyopus leprurus)是種會吃、而且愛吃魚鰭的魚 。

國立中山大學海洋科學系助理教授廖德裕。圖
國立中山大學海洋科學系助理教授廖德裕。圖/中山大學提供

研究主持人、國立中山大學海洋科學系助理教授廖德裕表示,研究團隊前後共花四年時間,在台東山裡的小溪發現這種會吃魚鰭的魚——糙體銳齒鰕虎(一般俗稱微笑黃瓜鰕虎,據說是因為牠上揚的嘴角和類似小黃瓜的身形而得此名)。他們從野外觀察到水族箱飼育,發現食鰭是糙體銳齒鰕虎的天性,也從野外捕捉到的個體腸胃道中,具體發現魚鰭的殘留,更拍攝到豢養條件下咬掉孔雀魚魚鰭的事證影片。

根據廖德裕教授研究團隊以立體 3D 掃描顯示,糙體銳齒鰕虎口腔中有密而緊鄰如切割刀的犬齒,這種齒形恰與已知的食鰭魚類相同,更能間接證明糙體銳齒鰕虎的牙齒具有切斷魚鰭的能力。相較與牠親緣關係密切的環帶瓢眼鰕虎(俗稱環帶黃瓜鰕虎),則牙齒稀疏也沒有食鰭的行為。

  • 咬掉孔雀魚魚鰭的事證影片
圖左為糙體銳齒鰕虎(Smilosicyopus leprurus),圖右為近親環帶剽眼鰕虎(Sicyopus zosterophorum)。圖 / 和友攝影
圖左為糙體銳齒鰕虎(Smilosicyopus leprurus),圖右為近親環帶剽眼鰕虎(Sicyopus zosterophorum)。圖 / 和友攝影,中山大學提供

廖德裕表示,糙體銳齒鰕虎屬於鰕虎科魚類,鰕虎科廣泛分佈在全世界亞熱帶各水域,且大多為不超過 10 公分的小型魚類,約人類一根小指長,重量為 3 至 5 公克,種類數量繁多,至少有 2000 種以上。

以往的認知,鰕虎魚具有領域性,會攻擊接近領域內的生物,一般在纏鬥下會咬鰭或身體,但沒有吞食的情況,而且魚鰭鰭條不會被咬斷,僅鰭膜破裂。不過,糙體銳齒鰕虎則不然,即使沒有入侵其領域,牠也會從受害者後方伏擊,咬一口魚鰭並且吞食。

魚類食鰭現象一般並不常見,縱使會食用魚鰭,但通常主要食物仍是水生昆蟲,全球研究調查報告顯示食鰭魚類多為非洲淡水魚種。此次台灣的科學發表,引起各地魚類研究人員與水族愛好人士的關注。

糙體銳齒鰕虎是水族界的嬌客,雖然體色不如一般觀賞魚鮮艷,但由於族群量稀少,因此獲得水族愛好人士的青睞,此次論文發表也起源於水族人士對於糙體銳齒鰕虎的行為觀察。2010 年,廖德裕博士留學瑞典期間,與《台灣淡水及河口魚圖鑑》一書作者周銘泰先生聊到糙體銳齒鰕虎,當時周先生提到糙體銳齒鰕虎養在缸子裡會咬同缸其它魚類的尾巴,無一倖免,但同種都沒事。當時廖博士就想,這會不會是食鰭魚類?回台後便著手採樣進行研究,配合缸子裡的觀察與齒型比較,終於發現糙體銳齒鰕虎是食鰭魚類。

(本文改寫自中山大學新聞稿)

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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鏡頭下捕捉到的野生喜劇演員
鄭國威 Portnoy_96
・2016/01/10 ・167字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 373 ・三年級
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由坦尚尼亞的野生攝影師保羅瓊安森希克策劃舉辦,與致力於動物倡議的非營利組織「生來自由」基金會(Born Free Foundation)共同合作的喜劇野生動物攝影大獎(Comedy Wildlife Photography Awards)去年首度辦理,他們選出了以下的得獎者,頒發此獎項的目的是讓看見的人都泛起笑容,同時提醒人們自然世界正處於危機。

資料來源:Animal Antics: The Comedy Wildlife Photography Awards

圖片出處:http://comedywildlifephoto.com/?page_id=36

 

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鄭國威 Portnoy_96
247 篇文章 ・ 606 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。