2018年4月15日 星期日

馬鹿苗病與勃激素的發現

大家或許知道,植物的賀爾蒙有幾個大類,其中主宰細胞增大跟伸長的勃激素(Gibberellin)在農業上的使用非常廣泛,但是你或許不知道,這個世界各地廣泛使用的植物賀爾蒙,他的發現竟然跟臺灣有難分難解的關係。

1895年,日本打贏甲午戰爭,取得了臺灣島的主權。因為臺灣島位處亞熱帶,是一個相當良好的農業生產基地,日本人一方面除了殖民之外,更專注於開發這塊島嶼上的自然資源。當時全東亞的主食就是白米,在台灣當然不可免俗地展開了大量的水稻相關育種與試驗的工作。日本人將本來在日本的稉稻品系(例如我們所熟知的「越光米」)移來臺灣種植,並且跟臺灣當地的秈稻(在來米)進行雜交育種,經過台灣高等農林學校(台北帝國大學,國立臺灣大學前身)的磯永吉教授和末永吉女士不斷的努力,終於在1920年雜交出一個新的品系,1926年被正式命名為我們現在常吃的「蓬萊米」。磯教授也因此被尊稱為蓬萊米之父,現今台大校園內還留有磯教授當時所工作的研究室「磯小屋」,已經被列為重要的古蹟保護中。

我們的故事,也在1926年悄悄地展開。

台灣,總督府農業試驗所

一個矮壯男子正在喃喃自語
「今年臺灣的稻馬鹿苗病還是好嚴重啊,這樣會造成大量的減產的」
稻馬鹿苗病,中文稱為水稻徒長病,得了這個病的水稻,會開始拼命的生長,但是不會開花結穗,造成產量上的損失。

這個矮壯男子名叫黑澤英一(Kurosawa eichi),是總督府的技師,被派來臺灣的目的是要維繫臺灣的水稻產業。剛剛結束始政三十週年的慶祝大會,黑澤回到實驗室,繼續研究馬鹿苗病的生成原因。

「病害必有其原因...我們已經將氮肥的數量降到很低了,但是水稻還是會有徒長的現象,所以大致上可以排除是因為施肥不當的問題。氣候的層面,全臺灣都會有這樣的情況,所以應該也能排除。」

黑澤一邊用顯微鏡檢查馬鹿苗病的病株,一邊思考

「看起來並沒有特別的病斑產生啊,不像是稻熱病或是胡麻葉枯病有明顯的徵兆,就只是不斷的生長而已,到底是怎樣的刺激讓水稻放棄開花不斷生長呢...」

「實驗室剛買了為了培養稻熱病菌的微生物培養設備,來試試看徒長的地方有什麼東西存在好了」

黑澤心念一動,把徒長苗和一般苗的地上部打碎進行培養進行比較。

「都是一些表面上都會有的菌....等等」

黑澤發現,在徒長苗的這一區,有一個特別的菌種出現。他翻了一下圖鑑去鑑定,發現是赤黴菌Gibberella fujikuroi
黑澤似乎看到了一絲曙光,他小心地分離菌株開始單獨培養。赤黴菌並不是一個很難培養的細菌,經過一兩個禮拜,他生產了一批赤黴菌出來了。

「來,看看假設是否成立吧。」

黑澤用棉花棒沾了一些赤黴菌的菌液,抹在健康的秧苗上。然後開始記錄。

兩個禮拜過去。

實驗組得了馬鹿苗病!

黑澤難忍內心的激動,但是他還沒有完全解決問題。

「因為我沒有看到菌,所以,說不定並不是菌本身造成的問題」

黑澤做了另外一件實驗,他將培養好的菌液進行離心,把赤黴菌沈澱下來,然後沾了一些上面的澄清液體去沾在秧苗上。結果也得了馬鹿苗病!

這下大概能證明了,赤黴菌的產物大概就是馬鹿苗病的元兇。

再經過五年的試驗,確定了赤黴菌就是造成馬鹿苗病的原因。

1930年,東京大學的藪田貞治郎教授接手馬鹿苗病的研究,他透過了化學的專業,在1938年將黑澤沒有辦法單獨分離的馬鹿苗病致病因子給分離出來,並命名為Gibberellin,意即赤黴素,後來臺灣的翻譯改稱為「勃激素」。

藪田教授對於這個新的化學物質有些想法。

「他如果可以造成水稻徒長,其實就是細胞的大量伸長,那如果我把他拿來刺激其他植物,會不會也有一定的效果?」

實驗結果讓人非常滿意。
接下來的數十年,藪田教授進行了非常多關於Gibberellin的研究,判明了他其實是一個大家族,另外在植物體內也有自然形成的勃激素。證實了勃激素對於植物的生理調控上具備相當重要的地位。在植物生理學的研究層面上,也被賦予了植物賀爾蒙的地位。