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木薯(Cassava)危機

葉綠舒
・2011/11/20 ・1004字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 473 ・五年級

身為世界第三大的碳水化合物來源,木薯(cassava, Manihot esculenta)目前正面臨空前的危機。

木薯原產於南美,大約在6,600BC時被馴化,在16世紀時由葡萄牙人將它引進到非洲(2),目前已經和玉米並列為非洲兩個最重要的農作物。

不過,不同培育種的木薯多少都含有cyanogenic glucosides。這些cyanogenic glucosides平常在植物細胞內是無毒的,但是遇到特定的glycosidase時會將它分解,產生劇毒的氰化物(hydrogen cyanide, HCN)。分解cyanogenic glucosides的酵素也存在於木薯內,但是和cyanogenic glucosides分別藏在不同的位置。只要不把它的組織弄破(咬、刀切、磨碎…),酵素(glycosidase)與它的受質(cyanogenic glucosides)不會相遇,也就不會有毒(3)。

但是一旦任何生物要吃它,把它的組織弄破,兩者相遇就產生劇毒的氰化物。有些木薯含cyanogenic glucosides較多,有些較少;但是不論多少,食用前一定要先處理(切絲用水煮或其他方法),把氰化物去掉,否則會引起中毒。但是偶而處理不當還是會引發急性中毒或慢性中毒呢!

當然可能會有人說,這麼麻煩何必吃它?為何不去吃其他沒有毒的農作物?原因很簡單,因為木薯即使在貧瘠的土壤裡也能種植,同時它也相當耐旱、產量也頗穩定。所以即使有氰化物移除的問題,在很多地方他還是很重要的食物來源。

有意思的事情是,氰化物雖然麻煩,但是數千年的經驗發現,含氰化物較高(通常苦味會比較重)的木薯,對於抗蟲害、動物啃食的能力也都比較好;所以即使到了二十世紀、二十一世紀,農夫還是會留下一些含氰化物較高的木薯作為荒年的備糧。

但是最近木薯卻遇到了CBSD(cassava brown streak disease)。CBSD的病原是病毒,感染後的症狀只出現在根,所以不到收穫的時候是看不到問題的(1)。

木薯的根。圖片來源:BBC News

CBSD在2006年第一次出現在烏干達,但是最近幾個月不管是在蒲隆地(Burundi)或是剛果共和國都出現了。由於監控系統不完善,目前也很難正確估計病毒散佈的範圍。因為不到收穫看不到問題,所以聯合國農糧署的專家們擔心CBSD的散佈會在非洲引發大飢荒。

目前農夫能作的就只有:當他們懷疑自己的木薯田遭到CBSD感染時,就將木薯提早收成。雖然這樣收穫到的木薯較小,但至少大部分都能吃。

目前聯合國農糧署已經培育出8種新種,正在測試它們的抗病毒能力,但是他們認為需要更多的監控系統來監測各地的木薯田,同時他們也需要人員在當地教育農夫不要把木薯的塊根任意散佈,使病毒散播的範圍擴大。

參考資料:

1. BBC News. 2011/11/17. UN warns of staple crop virus ‘epidemic’.
2. Wikipedia. 2011/11/14. Cassava.
3. Taiz and Zeiger. Plant Physiology, 4th ed.

相關標籤: 木薯 氰化物
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葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。


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陸上生命的根源:菌根菌——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/26 ・1538字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

我們目前還不清楚菌根關係最初是怎麼形成的。有些人大膽提出,最初的相遇溼黏而沒有條理──藻類被沖上泥濘的湖岸和河岸,而真菌在這些藻類體內尋找食物和庇護。有些則主張,藻類來到陸地時,體內已經帶著真菌夥伴了。里茲大學(University of Leeds)教授凱蒂.菲爾德(Katie Field)解釋,不論如何,「它們很快就變得依賴彼此」。

常出現於兒童繪本的毒蠅傘,就是一種能與植物共生的菌根真菌。圖/WIKIPEDIA by R Henrik Nilsson

菲爾德是一位傑出的實驗者,投入多年的時間研究現存最古老的植物支系。菲爾德用生長箱模擬遠古的氣候,並用放射性示蹤劑,測量生長箱裡真菌和植物之間的交換作用。真菌與植物的共生方式提供了線索,讓我們了解植物和真菌遷移到陸地的最早階段是怎麼互動的。化石也讓我們一瞥這些早期的聯盟。最精細的樣本來自大約四億年前,含有明確的菌根菌痕跡──羽狀瓣和今日一模一樣。菲爾德讚歎道:「你可看到真菌居然就長在植物細胞裡。」

最早的植物幾乎只是一坨綠色組織,沒有根或其他特化的結構。而這些植物逐漸演化出粗糙的肉質器官來容納真菌同伴,真菌則搜尋土壤中的養分和水。最初的根演化出來時,菌根關係已經存在五千萬年了。菌根菌是陸地上後續所有生命的根源。菌根(mycorrhiza)這個詞真是取得好。根(rhiza)隨著真菌(mykes)存在於世。

數億年後的今天,植物演化出更細、生長更快、更能見機行事的根,這些根表現更像真菌。不過即使是這些根,探索土壤的表現也無法超越真菌。菌根的菌絲比最細的根細了五十倍,長度可以超越植物根部達一百倍,比植物根部更早出現在植物上,延伸到根系之外。有些研究者更進一步。我的一位大學教授向一班吃驚的學生吐露:「植物其實沒有根,只有真菌根,也就是菌根。」

毒蠅傘在樹的細根上形成的外生菌根。圖/WIKIPEDIA by Ellen Larsson

菌根菌太多產,菌絲體占土壤中活生物量的二分之一到三分之一。根本是天文數字。全球土壤表層十公分之中,菌根菌絲的總長度大約是我們銀河系寬度的一半(菌絲長 4.5 × 1017 公里,銀河系寬度 9.5 × 1017 公里)。如果把這些菌絲熨成一片,總表面積是地球上乾燥土地面積的二點五倍。然而,真菌不會停滯不動。菌根菌絲迅速死去、再度生長(一年十到六十次),一百萬年後,累積的長度會超過已知宇宙的直徑(菌絲長 4.8 × 1010 光年,已知宇宙直徑是 9.1 × 109 光年)。菌根菌已經存在了大約五億年之久,而且不限於土壤表層十公分的地方,所以這些數字顯然低估了。

植物和菌根菌在彼此的關係中產生一種極化現象──植物的莖處理光與空氣,真菌和植物的根則處理周圍的土壤。植物把光和二氧化碳打包成醣類和脂質。菌根菌則把固著在岩石裡的養分拆開,分解物質。這些是真菌在雙重棲位下的情況──真菌一部分的生命發生在植物體內,一部分在土壤中。菌根菌駐紮在碳進入陸生生命循環的入口,牽起大氣和土地的關係。時至今日,菌根菌就像擠進植物葉和莖裡的共生真菌,會幫助植物應付乾旱、炎熱和其他許多陸地生命一開始就有的逆境。我們稱為「植物」的,其實是演化成來栽培藻類的真菌,以及也演化來栽培真菌的藻類。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

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azothbooks_96
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