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香蕉也有身分證!找到抗黃葉病品種的 DNA 特徵,保護台蕉專利權

研之有物│中央研究院_96
・2020/03/05 ・4093字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

  • 採訪編輯|張容瑱、美術編輯|林洵安

「以前只會吃香蕉,不會特別關心香蕉。」中研院農業生物科技研究中心陳荷明副研究員,過去研究主題無關香蕉,也沒有想過自己有一天會研究香蕉,但有鑑於香蕉黃葉病影響甚鉅,加入了研究的行列。她帶領團隊運用基因序列資料分析,找到鑑定台灣抗黃葉病香蕉品種的分子標誌,保障台灣香蕉的品種專利權。跟著研之有物一起來了解!

抗黃葉病品種的分子標誌

處處買得到的香蕉,好吃、便宜又很方便,剝開皮就可以吃,兩三口就吞下肚,因為果肉裡沒有籽,不需要一邊吃一邊吐籽…… 等等!你有沒有想過:香蕉沒有籽,怎麼繁衍下一代?

香蕉便宜又美味,不需要一邊吃一邊吐籽。台灣的香蕉在國際上更是高級蕉代表,被譽為香蕉王國。
圖片來源│iStock

香蕉,其實有籽……

切開香蕉,果肉中軸附近有一些黑點,有些比較明顯,有些幾不可見。這些黑點正是香蕉已退化或發育不良的種子。因為市面上的食用香蕉大多是三倍體,也就是有三套染色體的華蕉。三倍體的香蕉會開花、會結出果實,但沒辦法發育出正常的種子。

人類是二倍體,有兩套染色體,一套來自父親、一套來自母親。像香蕉這樣染色體超過兩套的,稱為「多倍體」,這在動物界很少見,在植物界卻相當普遍,像小麥是六倍體,草莓則是八倍體。由於多倍體結的果實通常比較大,而且相較於二倍體來說,有更多染色體可儲存基因,具備比較多樣的性狀,在農業上有許多應用價值。而且三倍體的香蕉種子會退化,能讓果肉吃起來柔軟滑順。

有些香蕉仍有明顯種子,它們是二倍體、四倍體,種子又黑又硬、大小如木瓜籽。三倍體的香蕉,則是二倍體和二倍體,或是二倍體和四倍體香蕉雜交而來,例如:一個二倍體親代提供一套、另一個二倍體親代提供兩套,結合成三倍。三倍體香蕉種子不能正常發育,只剩下種皮。資料來源│ 蘇柏諺 (陳荷明實驗室)圖說重製│林洵安

沒有種子,怎麼繁殖?香蕉採用「營養繁殖」,利用從塊莖冒出來的「吸芽」產生新的植株。栽種時,農民可直接挖取母株旁邊由吸芽發育長成的小香蕉樹,移植到另外的田地上,或是向蕉苗場購買利用組織培養產生出來的香蕉苗。無論用哪一種方式栽種,母株和子株的基因幾乎是一樣的,保障香蕉的優良品種。

但,保留品種的反面,即缺乏基因多樣性。一旦現存品種對於某種疾病沒有抵抗力,即將面臨全面性的滅種危機……

黃葉病:香蕉的瘟疫

香蕉大滅絕,沒有香蕉吃——這可不是危言聳聽,而是真實發生過。一百多年前中南美洲主要栽種的香蕉品種是「大米七」,雖然外皮比較厚,但是香氣濃郁,果肉超甜,據說比現在的華蕉更美味。 1900 ~ 1960 年間,香蕉黃葉病肆虐,導致大米七幾近滅絕。

香蕉黃葉病又稱「巴拿馬病」,是一種叫做「尖孢鐮刀菌古巴專化型」的真菌所引起,這種真菌能以(厚壁)孢子的型態在土壤裡存活超過三十年,經由土壤、灌溉水或附著在農具或車輛上,四處傳播、感染栽種在田裡的香蕉。罹病的香蕉會由下方老葉葉緣先黃化,然後逐漸擴大,最後整株枯萎死亡。罹病的香蕉植株如果隨意丟棄,也會傳播病菌,難以防治。

所幸,後來可抗黃葉病的華蕉取代了大米七,成為目前全世界主要栽種的品種,人們才又有香蕉可以吃,臺灣的主力品種「北蕉」就是屬於華蕉。

然而,黃葉病的威脅並沒有遠離。1967 年台灣屏東縣佳冬地區的蕉園首次出現熱帶第四型黃葉病,罪魁禍首是尖孢鐮刀菌古巴專化型的第四型生理小種。華蕉雖然可以抵抗舊型的黃葉病,卻無法抵抗這種新型黃葉病。1990 年代,新型黃葉病繼續入侵東南亞,2013 年證實已入侵南亞、中東、非洲及澳洲的香蕉園!

香蕉研究所,培育抗黃葉病品種

至此,全世界無不想辦法拯救香蕉的滅種危機,其中包括培育能抵抗新型黃葉病的香蕉新種,例如:台灣香蕉研究所培育的寶島蕉(又稱台蕉四號)、台蕉五號和七號,其中台蕉五號在台灣、寶島蕉在菲律賓皆已有商品化,除了抗病,也直接有經濟產值。一旦華蕉全面性的毀滅降臨時,這些可抗新型黃葉病的品種將會成為蕉農的救星。因為尖孢鐮刀菌很難用殺真菌劑殺死,又能潛藏在土壤中數十年,難以從田地中清除,改種抗病品種可說是解除黃葉病威脅最好的策略之一。

三倍體的華蕉,雖然會開花,但花無法受孕產⽣種⼦,因此必須以組織培養孕育新種。台灣香蕉研究所的研究員,在香蕉苗的組培階段,誘導植株突變,增加基因多樣性,再將香蕉苗種回疫區田間,挑選出存活的抗病栽培種,最終培育出可抗黃葉病的寶島蕉、台蕉五號、台蕉七號。
資料來源│蘇柏諺 (陳荷明實驗室)
圖說重製│林洵安

問題來了!未來如果將抗病品種推廣到其他國家,必須防範別的國家買了少量香蕉幼苗後,利用組織培養大量盜用。但過往作物多由植株或果實的外型做為分類,不容易分辨,爭議時也較難舉證。

為此,陳荷明研究團隊發揮基因序列資料分析的專長,找到了寶島蕉、台蕉五號和七號 DNA 上特殊的序列,一旦有人盜用,就能從這些獨特的 DNA 序列,也就是分子標誌,鑑定出該品種是否源自台灣香蕉研究所。

香蕉的身分證:具專一性的分子標誌

想要正確區隔出品種,分子標誌必須有專一性,以達到可信任的辨別度。陳荷明的研究團隊先把香蕉會表現的基因定序出來,利用電腦程式比對北蕉和抗病品種,找出哪些 DNA 序列不一樣,將有差異的序列一個個挑出來,進一步比對各個品種之間的差別,從中選出單一品種特有的分子標誌,作為鑑定品種的依據。

定序之後,比對寶島蕉與北蕉的基因序列,找出不一樣的地方做為寶島蕉的分子標誌候選者。再將候選的分子標誌和台蕉五號、台蕉七號及常見的栽培品種的序列比對,找出只有寶島蕉才有、其他品種都沒有的最佳分子標誌。研究團隊會為一個品種挑選大量分子標誌,再三確認,以確保可信度。
資料來源│蘇柏諺 (陳荷明實驗室)
圖說重製│林洵安

找到各個品種特有的分子標誌之後,陳荷明的團隊開發出兩種鑑定分子標誌的方法。

方法一:使用限制內切酶切割特定 DNA 片段。限制內切酶可與特定的 DNA 序列結合,將序列從中間切斷。它的專一性很高,如果序列有一點點不一樣,它就沒辦法結合、切斷序列。再用電泳法分離切割後的 DNA 片段,片段越小跑得越遠,如此一來,從電泳圖上條帶的數量和位置即可鑑定品種。

實際做法是:挑選一個 DNA 片段,如果受測基因序列屬於一般北蕉(不抗新型黃葉病),片段會被切斷,電泳會出現兩條線(代表被切斷後兩個較小片段)。如果這段基因序列屬於抗新型黃葉病的台蕉(如寶島蕉),片段無法被切斷,就會多出一條代表完整片段的線。這種方法費用相對便宜,而且不到三個小時就能知道結果。但不是所有找到的品種特有序列,皆能找到適當的限制內切酶來分辨。

以一般北蕉來說,用特定限制內切酶去切特定分子標誌所在的 DNA 序列,北蕉的 DNA 序列會被裁切成兩段,跑電泳後,電泳圖下方出現兩條條帶,表示較短的兩個片段。
資料來源│蘇柏諺 (陳荷明實驗室)
圖說重製│林洵安
寶島蕉該處的 DNA 序列與北蕉有差異,限制內切酶無法切斷 DNA 序列,跑電泳後,可發現電泳圖多出一條完整片段的條帶,形成三條色帶。為什麼不是一條線,而是三條線?北蕉有三套染色體,但變異通常只發生在其中一條染色體上,所以無法被裁切的序列大概只有三分之一,另外三分之二還是會被裁切。
資料來源│蘇柏諺 (陳荷明實驗室)
圖說重製│林洵安

方法二:經由聚合酶連鎖反應大量複製分子標誌的 DNA 片段,然後以「桑格定序法」(Sanger sequencing),進行專一性片段的定序。簡言之,桑格定序能直接檢測出 DNA 片段上 ATCG 四種鹼基的排列順序(一般交由提供定序服務的廠商處理),檢查序列上特定位置是否有變異,就可以確認品種。

桑格定序法費用較高,定序時間比較久,但準確性高,目前陳荷明提供香蕉研究所的品種特有分子標誌,都能以桑格定序來檢測。

舉例來說,北蕉有一段序列是 GAAT,台蕉五號為 GACT,第三個鹼基的位置,在北蕉為 A,在台蕉五號則突變為 C,以此段序列作為鑑定台蕉五號的分子標誌。把未知品種該處的 DNA 片段拿去定序,測定出來的序列如果包含 GACT,就能知道該品種為台蕉五號。
資料來源│蘇柏諺 (陳荷明實驗室)
圖說重製│林洵安

創新的檢驗方式,研發開端可謂篳路藍縷,除了要整合多種現有序列分析工具,嘗試不同參數設定,甚至得自行編寫程式!由於要比對的序列非常龐大,沒辦法用人工逐一比對,必須靠電腦運算。不是資訊背景出身的研究助理侯博瀚,自學程式設計,編寫程式比較北蕉與抗病品種間序列差異,實驗才能進行。之後,博士後江明豪和研究助理蘇柏諺針對找到的北蕉與台蕉差異序列,以多個在地及國際常見香蕉品種,進行廣泛地測試,終於驗證分子標誌的專一性。

那麼,陳荷明團隊的下一步呢?「既然找到抗病品種的特殊序列,是否能從其中找到抗黃葉病的基因呢?」事實上,確認抗病品種的分子標誌來區分香蕉品種,只是最基礎的工作。陳荷明和許多與黃葉病對抗的科學家正分頭努力,最終希望找到香蕉抗黃葉病的基因,掌握抗病的機制,幫助香蕉擊退黃葉病,讓蕉農有香蕉可種,民眾永遠有美味又方便的香蕉可享用。

延伸閱讀:

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研之有物│中央研究院_96
253 篇文章 ・ 2192 位粉絲
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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失戀要吃「香蕉皮」,原來是真的?不但營養,還可以做甜點!
Evelyn 食品技師_96
・2022/09/30 ・3699字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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香蕉皮太難吃?磨成粉就好啦!

香蕉氣味芬芳、味甜爽口、肉軟滑潤,幾乎人人都愛吃。通常大家吃完香蕉後,剝下的香蕉皮,都直接扔進垃圾桶。然而,根據外媒 ScienceDaily 的報導,其實香蕉皮的營養價值很高,被丟掉實在太可惜了!

香蕉皮因纖維含量極高(纖維質約佔了一半),不適合生吃,但 ACS 食品科學與技術期刊上最新的研究發現,這些香蕉皮乾燥後,磨成一種富含纖維、鎂、鉀和抗氧化物的「香蕉皮粉」,即可廢物再利用。

科學家們嘗試將香蕉皮粉取代一部分的麵粉,加入甜餅乾的麵糊中,製作成香甜的香蕉皮餅乾。結果發現香蕉皮粉取代麵粉比例愈多的餅乾,纖維、酚類物質含量愈高,抗氧化活性更好。

其中,以 7.5% 香蕉皮粉取代麵粉所做出來的餅乾,風味甚至比只用麵粉烘烤的餅乾更加美味[1]。如此看來,我們似乎可以利用香蕉皮粉替換掉麵包、蛋糕或餅乾配方中的精緻麵粉,使這些邪惡的烘焙點心變得更營養。

香蕉皮真的有那麼厲害嗎?

國立中興大學食品安全研究所、食品暨應用生物科技學系及食品業者共同開發的香蕉皮餅乾產品「Happy 蕉朋友」。圖 / 遠見雜誌

香蕉營養又好吃,其實「皮」比果肉更營養?!

香蕉果肉本身含有豐富的營養成分,包括鉀、鎂、葉酸、維生素 C、維生素 B6、色胺酸及膳食纖維等。果肉柔軟香甜,無種子且易剝皮,如此方便又營養的水果幾乎人人愛吃[2]

而香蕉皮的營養價值更勝果肉,除了擁有果肉原本的營養素之外,還含有更多的膳食纖維、蛋白質、色胺酸、血清素與其它生物活性物質。據研究,香蕉在成熟的時候,香蕉皮中的血清素濃度是果肉中的三倍[3]

傳統上,香蕉皮被視為一種中藥材,〈中藥大辭典〉中提到《廣東中藥》如此記載:「蕉皮為芭蕉科植物甘蕉之果皮,原植物見香蕉條。秋季收拾蕉皮曬干。果皮,鮮者黃綠色,干者黑褐色,呈不規則之條塊狀, 軟而韌,纖維眾多,具有較長的果柄,柄之纖維性較強,長約 4 至 5 厘米。以干燥、潔凈者為佳。主產廣東。內服治痢疾。炒過煎水服,治霍亂肚痛。煎水洗治皮膚瘙癢。」

而在現代藥理上,許多動物實驗已證明,香蕉皮具有抗氧化、改善情緒、治療憂鬱症、抗腫瘤和降血壓等效果[4]

香蕉在成熟的時候,香蕉皮中的血清素濃度是果肉中的三倍。圖/Unsplash

阿嬤說:「失戀就要吃香蕉皮!」,真的假的?

說到香蕉皮具有改善情緒的效果,讓人不禁想起有一種說法是「失戀要吃香蕉皮」,這是為何?

因為香蕉皮中含有豐富的兩種物質,分別是色胺酸與血清素。

色胺酸(tryptophan)是無法經由人體合成的必需胺基酸,只能從食物中攝取而來。其可減少抑鬱症狀和焦慮、提高睡眠效率和睡眠時間、改善經前症候群、調節腸道微生物組成和多樣性、抗發炎、抗氧化等作用。

而色胺酸亦是「血清素」的前驅物,血清素(serotonin)是人體中重要的神經傳導物質。

色胺酸在腦幹中的縫核神經細胞被轉化為 5-羥基色胺酸(5-hydroxytryptophan, 5-HTP),5-HTP 在血液中被運送到大腦轉換成血清素,也稱為 5-羥色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)[5]

血清素是大腦的一種快樂因子,可幫助穩定情緒和抗抑鬱 、減緩神經活動,達到身體放鬆,引起愉悅和睡意的作用。另外,香蕉所含的維生素 B6 也可刺激血清素的產生[2, 5]

香蕉皮含有血清素,可以幫助穩定情緒和抗抑鬱。圖/Pexels

青香蕉抗性澱粉可替代麵粉做成更營養的甜點

雖然香蕉皮營養價值高,又可以幫助心情變好,不過應該沒有消費者會想直接吃皮…

不用擔心,其實我國早在 2003 年,就利用國產青香蕉加工,連皮攪碎、過濾水份,去除雜質使澱粉沉澱,反覆脫水再磨成細粉,製成具高含量抗性澱粉的「青香蕉高纖維粉」[6, 7]

它具有顏色白、吸水性低的優點,可應用於麵包及糕點等烘焙製品,強化膳食纖維並調整產品質地,提升產品附加價值[6]

但之所以使用青香蕉,而不是黃熟香蕉,是因青香蕉的抗性澱粉(resistant starch, RS)含量較高。

抗性澱粉,是一種不易被人體消化吸收的澱粉,與膳食纖維具有類似的效果,除了不易消化吸收,增加飽足感,促進腸胃道蠕動。還能抑制餐後血糖升高,降低胰島素分泌,增加脂肪代謝速率,不易囤積脂肪,是良好的澱粉選擇。

據研究,以青香蕉抗性澱粉取代部分麵粉所製成的吐司,不但降低吐司的升糖指數(glycemic index, GI)[註],且風味、口感及色澤比一般的吐司更受到消費者的喜愛[8]

在臺灣,香蕉一年四季都盛產,但有時產量過剩造成價格低落,利用這套技術,就可以解決部分香蕉滯銷的問題[6]

國產青香蕉高纖維粉富含抗性澱粉。圖 / 參考資料 6
國產青香蕉高纖維粉製成的高纖涼麵。圖 / 參考資料 6

香蕉皮健康又營養,由它做的點心就可以放心吃嗎?

不過就算香蕉皮營養價值這麼高,也不代表我們可以盡情享用香蕉皮做的烘焙點心。

以先前提到的研究結果為例,香蕉皮餅乾確實比一般的餅乾營養價值高,但本質上仍是餅乾,一樣含有麵粉、油與糖的精緻食品,一樣會吃進許多熱量與油脂,最終導致肥胖。

所以香蕉皮做的點心還是適量解饞就好,不能因為它比較健康就吃得太過分囉!

除了香蕉皮之外,其實許多水果果皮的營養素比果肉來得多,這是因為果皮通常含有更豐富的植化素(phytochemicals),指的是存在於植物中的天然化學物質,為植物天然色素和氣味的主要來源,人體無法自己製造,必須從各種食物中攝取[9]

植化素在人體中可以清除自由基、抗氧化、降低發炎反應或提升抵抗力,而不同顏色的蔬果含有不同種類的植化素,像是蘋果皮含有多酚類、槲皮素、花青素(紅蘋果才有)[10];葡萄皮含有多酚類和花青素(紫葡萄才有)[2]

紅蘋果含有多酚類、槲皮素、花青素;紫葡萄含有多酚類和花青素。圖/Pixabay

不過這些營養的植化素經過加工後,可能或多或少被破壞、流失掉。一般來說,光線、空氣,還有 pH 值變化、溫度和接觸到金屬陽離子等,都是影響植化素變質的因素。

當然,除了蘋果和葡萄之外,水梨、蕃茄、桃子、李子等都是很適合連皮一起吃的水果。這樣不但省了削皮的麻煩,還可以攝取到豐富的植化素及膳食纖維,更減少廢棄物的產生[11]

不過要注意的是,記得要將果皮刷洗乾淨後再分切,以避免刀子將果皮細菌帶進果肉喔!

註解

  • 升糖指數(glycemic index, GI):是以「食用純葡萄糖後的血糖增加值」為基準,和「食用其他食物後血糖之增加值」來比較所得之指數,可藉以評估食用不同食物後,對餐後血糖造成的影響。一般來說,葡萄糖的分子小,容易被腸胃道吸收,因此會引起較大的血糖起伏,GI 值也會比較高[12]

參考資料

  1. Shafi, A., Ahmad, F. and Mohammad, Z. H. 2022. Effect of the Addition of Banana Peel Flour on the Shelf Life and Antioxidant Properties of Cookies. ACS Food Science and Technology 2: 8 1355-1363.
  2. 行政院農業委員會,2019。10 香蕉/15 葡萄。國產農漁畜產品教材。
  3. Gonçalves, A. C., Nunes, A. R., Alves, G. and Silva, L. R. 2021. Serotonin and melatonin: plant sources, analytical methods, and human health benefits. Revista Brasileira de Farmacognosia 31: 2 162-175.
  4. 韋婕婷,2013。香蕉果皮與一枝香之生物活性成分之探討。國立宜蘭大學食品科學系碩士學位論文。宜蘭。
  5. 高澔宇,2019。香蕉花、皮、果肉作為機能性食材之可行性研究。天主教輔仁大學生命科學系研究所碩士論文。新北。
  6. 行政院農業委員會,2003。國產青香蕉高纖維粉之開發與應用。農政與農情第 258 期。
  7. 行政院農業委員會,2003。國內第一家青香蕉製成抗性澱粉 獲日本人青睞。農業知識入口網。
  8. 陳麒升,2021。綠香蕉加工對香蕉產業影響的研究。國立臺灣大學生物資源暨農學院生物產業暨傳播發展學系碩士論文。臺北。
  9. 衛生福利部國民健康署,2021。天然蔬果 抗疫給力 吃出五彩人生
  10. 行政院衛生署。蘋果 記憶之果的營養成分。財團法人台灣癌症基金會。
  11. 衛生福利部國民健康署,2018。低碳飲食 愛護地球守護健康 國健署提供選購三原則 讓減碳從飲食做起
  12. 衛生福利部國民健康署,2022。「國人膳食營養素參考攝取量」第八版 – 碳水化合物
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Evelyn 食品技師_96
16 篇文章 ・ 13 位粉絲
一名食品技師兼研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確知識!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁喔!https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421

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【2022 年搞笑諾貝爾工程學獎】旋鈕大小與手指數之間的完美關係:轉動音量鈕需要用到幾根手指?
linjunJR_96
・2022/09/29 ・1644字 ・閱讀時間約 3 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

旋鈕多大才好轉?誰知道啊!

有些問題是生活中不斷遇到,卻從來不會加以思索的。像是當你在開車時調整車上的冷氣溫度,還有聽音樂時調整藍芽音響的音量與音色。此時,指尖所操控的旋鈕該做多大,才是最好轉的呢?

「誰知道啊!」你心裡這麼想。

這種日常體驗的問題看似微不足道,但其實就是產品設計和工業設計這類領域最關注的焦點,甚至能幫你贏得搞笑諾貝爾獎!

本年度的搞笑諾貝爾獎頒獎典禮在線上舉辦,表揚世界各地的研究者如何用專業能力探討奇妙的問題。今天要介紹的工程學獎,頒給了日本千葉工業大學的松崎元教授,以及他扎實的研究論文《如何用手指操控柱狀旋鈕》。透過實驗室中的實際測量,松崎教授紀錄了人們使用各種大小的旋鈕時,如何下意識地將不同手指放在不同位置來操作。

圖/Pexels

當我們看見一顆旋鈕,我們會透過目測其大小,來決定該用怎麼樣的手勢轉它。如果是直徑一公分左右的小旋鈕,我們會選擇只用拇指和食指來操作,更多的手指只會徒增不便;但如果是快十公分的大旋鈕,就需要動用四五根手指。這個決定不單純只是個人偏好,而是跟人類手掌和手指的構造有關聯。只有某種握法才是最舒服方便的。

此外,通常看到旋鈕就直接給它轉下去了,不會在旋鈕上面嘗試並修正來達成「最佳觸感」。也就是說,這個決策過程從小多次練習後,已經完全變成下意識的過程,只能透過實際測試結果來描繪。

下意識的選擇,只有做實驗才知道

在實驗室中,松崎教授的透明桌面上平放一個白色的圓形旋鈕,並請 32 名受試者順時針旋轉這個旋鈕,並從桌面下的攝影機捕捉人們手指的位置。旋鈕的直徑從七毫米到十三公分,總共 45 種。結果顯示,當旋鈕越大,動用的手指數量越多(一如預期)。只要旋鈕直徑超過五公分,大多數受試者便會開始使用五根手指。

根據所有受試者的統計結果,松崎教授整理出了上方這個十分優雅的圖表。標靶一般的同心圓代表各種大小的旋鈕。圖下半的粗黑直線是基準線,所有測試結果的拇指位置統一對齊這條線,以利進行比較。上方的四條曲線,由左到右分別是食指到小指的位置,虛線則是統計標準差(當然,實際上的實驗結果應該是一個一個離散的點,這裡簡單地用二次曲線進行擬合,比較好看)。

圖/參考資料 3

這張圖總結了不同旋鈕大小的情況下,人們手指位置如何變化。有趣的是,隨著旋鈕變大,四根手指的位置並非簡單地輻射向外,而是呈現螺旋狀。猜測是跟手掌張開並旋轉的方式有關。這種細微的趨勢不做實驗還真猜不到。

不是為了搞笑,每份研究都超認真

這份研究其實在 1999 年就已經發表,時隔二十多年獲得搞笑諾貝爾獎。儘管中文翻譯是「搞笑」諾貝爾獎,但是包括松崎教授在內的所有獲獎者,可是從來沒有要搞笑,而是以非常專業的態度在做他們的工作,這些研究成果也都發表在正式的期刊。自 1999 年的旋鈕研究之後,松崎教授又相繼研究了提袋握把和雨傘握把,可說是精通抓握之道的男人。

雖然得到搞笑諾貝爾獎,但研究內容都是超認真。 圖/GIPHY

松崎教授表示,他很樂見這個獎項讓更多人開始關注設計工程的領域。這門學問專注於探索人與物品之間的關係,並藉此創造最舒適的使用體驗,打造出實用的工業產品。

更多有趣的研究,請到【2022 搞笑諾貝爾獎】

參考資料

  1. Japanese professor wins Ig Nobel prize for study on knob turning
  2. Japanese researchers win Ig Nobel for research on knob turning
  3. 松崎元, 大内一雄, 上原勝, 上野義雪, & 井村五郎. (1999). 円柱形つまみの回転操作における指の使用状況について. デザイン学研究, 45(5), 69-76.
linjunJR_96
31 篇文章 ・ 535 位粉絲
清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。

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SmartReading 科普閱讀力大賽——打造新世代自主閱讀指標,培養學子適性成長!第三屆頒獎典禮暨第四屆賽事啟動!
PanSci_96
・2022/09/26 ・3811字 ・閱讀時間約 7 分鐘

108 課綱開啟全新閱讀素養時代。

科學素養不再侷限於考試的解題方法,學生閱讀科學讀物時,如何在氾濫資訊中找到高品質、適合學習程度的科學素材,是教育現場至關重要的課題。

臺灣師範大學 SmartReading 團隊將 AI 讀物難度分級技術,透過測驗、選書、閱讀、讀後回饋四大功能,完整記錄孩子的學習歷程,提升中小學生科普閱讀動機,成為自律自主的科普學習者。

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國立臺灣師範大學第四屆科普賽將擴大辦理,邀請PanMedia泛科學馮瑞麒總經理、數感實驗室賴以威教授、臺大科教中心賴亦德執行長,持續提供參賽者更生活化、趣味化的科普文章。圖/國立臺灣師範大學

由系統建置適合學生閱讀的兩千多本科普讀物

競賽期間,參賽學生使用「SmartReading 適性閱讀」系統,透過精準快速的中文閱讀能力診斷,將閱讀程度與讀物難度適配。藉由系統已建置,適合國小三年級至高中一年級的 2,180 餘本科普讀物,不僅能激勵其學習動機,更可有效提升選擇的效率,降低科學閱讀恐懼。第三屆科普閱讀力大賽不受疫情波擾,採實體與線上兩種施測方式,於 111 年 5 月份圓滿完成賽事。

111 年 9 月 24 日於臺灣師範大學舉行頒獎典禮,邀請新北市教育局張明文局長、臺北市教育局鄧進權副局長、臺灣閱讀協會陳昭珍理事長、康橋國際學校秀岡校區卓意翔副校長、親子天下兒童產品事業部副總經理林彥傑、新北市信義國小陳桂蘭校長到場擔任頒獎嘉賓。參賽學校師生、家長齊聚典禮會場,為優秀的得獎同學喝采。

111 年 9 月 24 日於臺灣師範大學舉行頒獎典禮,邀請新北市教育局張明文局長、臺北市教育局鄧進權副局長、臺灣閱讀協會陳昭珍理事長、康橋國際學校秀岡校區卓意翔副校長、親子天下兒童產品事業部副總經理林彥傑、新北市信義國小陳桂蘭校長到場擔任頒獎嘉賓。參賽學校師生、家長齊聚典禮會場,為優秀的得獎同學喝采。圖/國立臺灣師範大學

臺師大宋曜廷副校長表示,數位閱讀邁向新時代,團隊使用「SmartReading 適性閱讀」系統作為科普賽競賽平台,期望在知識爆炸的時代,藉由測驗、選書、規劃的「智慧閱讀三步驟」,培養學子的跨領域閱讀力與閱讀習慣,讓學生們手握知識大門的鑰匙,成為自律自主的「SmartReader」。

科普閱讀競賽的三大特色

一、適配閱讀能力與圖書難度,擴增多元書籍與文章素材

參賽學生首先須參加中文適性閱讀能力診斷(DACC),依據診斷結果,配合其當前閱讀能力的科普推薦書單,讓學生選書有依據、個人化。本競賽目前共有「推薦書單」、「推薦文章」等 2 種閱讀素材,主題包含植物/動物、數學、天文地科、物理/化學等 8 大類別。「推薦文章」功能,則與「PanSci 泛科學」及「數感實驗室 Numeracy Lab」合作評選,當前提供 600 餘篇線上科普短文,競賽期間提供已超過 4,000 人次的瀏覽次數。

二、綜合性閱讀五力分數,開啟學生全方位閱讀力

本競賽賽程為期半年,學生透過「前測、閱讀任務挑戰、後測」三個階段。競賽期間,系統詳細記錄每週閱讀歷程,並產出線上「閱讀五力分數」報表。自主規劃閱讀期間計算為「規劃力」;讀後評量填答結果計算為「執行力」;閱讀多元書籍類別的結果計算為「博學力」;閱讀單一書籍類別的深化成果則計算為「精進力」;前後測成長結果計算為「成長力」。將閱讀能力數據化、可視化。

三、閱讀任務徽章,深化學生文化素養與科普閱讀興趣

本競賽內建徽章蒐集系統,參賽者於指定時間依據提示完成閱讀任務,即可獲得期間限定的特色科普徽章。任務內容包含閱讀指定的書單及文章類別、世界性科普節日、科學家生辰、台灣重要節慶與其他隱藏任務。本屆各年級累計獲得徽章達 20423 枚,因設計活潑及任務類型多樣,大受參賽者好評。

競賽結果發現學生的閱讀偏好

一、科普閱讀參與,國小男性最踴躍

活動期間參賽者共完成約 21,153 本的書籍評量。以不同學習階段來看;國小參賽者整體閱讀平均本數為 24 本,男生平均閱讀本數為 28 本,女生平均閱讀本數為 20 本。國、高中參賽者因科普讀本難度較高,需要較長的閱讀時間及一定的科學基礎知識,國中參賽者整體平均閱讀書籍數為 10 本;高中參賽者中女性平均閱讀本數多於男性,整體平均閱讀書籍數為 7 本。

總閱讀量/本人數平均閱讀量/本
全體學生21,1531,10019
8,05150516
13,10259522
國小學生17,47971624
6,47432520
11,00539128
國中學生3,45935510
1,4611669
1,99818911
高中學生215297
116148
99157
活動期間參賽者共完成約 21,153 本的書籍評量。表/國立臺灣師範大學

二、學生偏好閱讀動物/寵物類與地球生態/天文類書籍

整體參賽學生對於科普書籍的喜愛程度,以植物/動物類(男生 28.19%、女生 27.91%)最能引起學生的閱讀興趣(如:《昆蟲老師上課了!:吳沁婕的超級生物課》、《小島上的貓頭鷹》、《神奇樹屋》等系列)。在次要類別,男女皆喜好生態/生命科學類的書籍(男生 15.20%、女生 16.87%)。

整體參賽學生對於科普書籍的喜愛程度,以植物/動物類最能引起學生的閱讀興趣。在次要類別,男女皆喜好生態/生命科學類的書籍。圖/國立臺灣師範大學

三、參賽學生閱讀歷程的質與量均佳,表現令人驚豔

本次參賽學生皆積極參與競賽。

以三年級組第一名得主,臺北市立大同國小的林靖軒同學為例,競賽期間閱讀書籍本數高達 383 本,書籍讀後評量的通過率更高達 95%,書籍不僅讀得多,更是能讀得要領。

四年級組第一名為第二次參賽的新北市信義國小謝秉言同學,本次競賽期間共閱讀 427 本書。

其中五年級組為本次競爭最激烈的一組,臺北市立長春國小的黃葦川同學以及高雄市立集美國小的吳勁毅同學,兩者僅以極小的分數差距位居第一及第二名。

此外,第一次參與競賽的高雄市立正義國小的孫政遠,競賽期間閱讀 281 本書籍,通過率達到 97%。

四、教育主管機關、學校師長及家長支持鼓勵,帶動學生優異表現

新北市教育局致力於推動智慧閱讀教育,不遺餘力,成果豐碩。本屆競賽全台共 2,104 人報名參與,全國賽獎項獲獎學生共計 36 人,其中新北市得獎學生便囊括 14 位,表現相當亮眼。

家長與學校師長共同陪伴,使得學生能專注於本次競賽,並有相當卓越的成果,例如新北市康橋國際學校、臺中市明道中學、臺中市葳格國際學校、臺北市東山中學等校,皆因全力推廣閱讀活動,才能有優異的競賽成果。以新北市康橋國際學校國中部為例,此次七年級組參賽者,全國賽前5名得主中,康橋中學就獲有 3 名的佳績。

臺師大華語文與科技研究中心洪嘉馡教授說明第三屆科普閱讀力大賽成果。圖/國立臺灣師範大學

第四屆科普閱讀力大賽即將開跑

延續前三屆廣受好評之科普賽事,第四屆科普賽將擴大辦理,邀請「PanMedia 泛科知識股份有限公司」馮瑞麒總經理、「數感實驗室 Numeracy Lab」賴以威教授、「國立臺灣大學科學教育發展中心」賴亦德執行長,持續提供參賽者更生活化、趣味化的科普文章,預期第四屆科普閱讀力大賽將能讓全球讀者有更高品質的閱讀體驗和更充實的閱讀收穫。

活動詳情請參閱官方網站
新聞聯絡人:高等教育深耕計畫辦公室——鄭德蓉 02-2366-0916 #111

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