中興大學副教授許秋容（左）與研究生包銘弘共同揭開秋海棠斑葉的光學魔術。興大／提供 |
一項研究秋海棠班葉的生成原因的文章，發表於今年5月號牛津大學出刊的國際植物學期刊《Annals of Botany》，成為封面故事。
國立中興大學生命科學系副教授許秋容，及其指導的嘉義大學生資所研究生包尚弘，與興大生科系講座教授Peter Chesson、副教受簡麗鳳，和中央研究院彭鏡毅研究員等人合作，研究數種來自臺灣、中國和東南亞地區，具不同自然斑葉類型的秋海棠（Begonia），揭開了秋海棠植物因構造而形成斑葉，有如魔術色彩的物理機制。
研究團隊表示，生物世界裡的光學魔術，似乎都只聚焦在動物及昆蟲等身上，如孔雀美麗的尾羽和閃蝶（Morpho）炫目的翅膀。一般人大概只知道葉綠素等植物色素，並不太清楚植物也有許多引人入勝的光學魔術，等待探索。
許秋容表示，秋海棠斑紋的形成是由結構性機制所造成的物理色，與其葉片內位漏斗狀細胞（相當於一般植物的柵狀細胞）上方的細胞間隙有關。光線由葉上表皮在進入漏斗狀細胞間前，因此細胞間隙的存在，「使得光線被折射和反射後，而在葉表形成了較明亮的區塊。」此明亮區塊與正常綠色區（此區無上述的細胞間隙）相襯，就形成肉眼所見的斑紋。這個現象可由物理的司乃耳定律（Snell's Law）──光入射到不同介質的界面上會發生反射和折射──來解釋。
研究同時發現，同一葉片的白斑區，仍保有與綠色區相同的葉綠體微細構造與光合作用功能，所以說，這種自然斑葉對植物的生長似乎?有損失或壞處。
許秋容特別說明，許多人工栽培的斑葉植物，是因葉綠素缺乏而形成斑紋，雖然可以滿足人類追求色彩變化的視覺享受，但植物卻得付出光合作用能力喪失的代價。
他提供一個簡單判斷斑葉形成的方法，就是觀察斑塊區的葉上下表面是否呈現同樣的色彩：「若葉面上下都呈現相同的色彩，可能是葉綠素缺乏所形成的斑塊；反之，若斑塊區的葉下表是綠色，極可能為結構所形成的斑葉。」
研究團隊表示，未來可延伸探討的領域，包含：秋海棠的天然斑葉具有何種生態意涵或適應特性及其遺傳基礎。很顯然地，植物世界裡還有許多人類至今尚未瞭解的「奈米光學」，等著生物學家與物理學家攜手開發研究。
