興大團隊揭秋海棠「虹光」奧密

稿源：2018-03-14/青年日報/蕭宇廷/臺中

自然界裡繽紛絢麗的虹光色彩，例如孔雀的尾羽和閃蝶的翅膀，是一種物理色。它會隨者觀察者視角的不同、而有顏色深淺的變化，稱為「虹光」。植物界中也有虹光現象嗎？相較於動物，植物的虹光現象極少被注意到，相關研究也很少。

中興大學研究團隊與中央研究院生物多樣性中心的研究員彭鏡毅合作，藉由其在全世界採集而得珍貴的秋海棠做研究，證實了秋海棠葉片虹光的成因與其表皮細胞中特殊的「層狀體」　的層狀間距有關；另也發現了「迷你葉綠體」 。該項研究成果3月發表在《植物學研究期刊》。

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興大團隊揭開秋海棠葉片虹光色彩的奧密

稿源：2018-03-14/大成報/蕭宇廷/臺中

自然界裡繽紛絢麗的虹光色彩，例如孔雀的尾羽和閃蝶的翅膀，是一種物理色。它會隨者觀察者視角的不同而有顏色深淺的變化，稱為「虹光」 (iridescence)。植物界中也有虹光現象嗎？相較於動物，植物的虹光現象極少被注意到，相關研究也很少。中興大學研究團隊與中央研究院生物多樣性中心的研究員彭鏡毅(退休)合作，藉由其在全世界採集而得珍貴的秋海棠植物做研究，證實了秋海棠植物葉片虹光的成因與其表皮細胞中特殊的「層狀體」 (lamelloplast) 的層狀間距有關；另也發現了「迷你葉綠體」 (minichloroplast)。該項新穎的研究成果3月並發表在《植物學研究期刊》(Journal of Plant Research）。

興大生命科學系教授許秋容表示，早在多年前國外學者即在孔雀秋海棠 (Begonia pavonina) 的表皮細胞中發現了該特殊葉綠體，並認為因本結構產生虹光而命名為「虹光體」(iridoplast)。但是，她發現數種秋海棠具有虹光體卻不表現虹光，因而好奇投入研究。在該團隊近6年的努力下，終於揭開秋海棠植物虹光現象的成因。

而興大博士生包尚弘研究40種秋海棠植物的葉片結構，觀察到23種具有虹光體，但其中僅9種表現虹光。經比較分析發現，當此層狀結構的多層膜間距明顯較窄時 (約小於90奈米)，入射的光線經光學干擾效應等反射在藍—綠波段，葉片才會顯現虹光。該團隊也以反射光觀察層狀體，並利用光譜儀測量葉片和細胞層級的反射光譜，證實具有窄間距的層狀體才會顯現虹光。因為虹光體一詞的使用含有功能性的預先判斷容易誤導，所以該團隊建議依結構特性命名，改稱該構造為「層狀體」。

興大碩士生蔡秉芸另以遮陰試驗得知，層狀體多層膜的間距會因植物生長在較陰暗的環境下而較窄，進而表現出更明顯的藍色虹光。此林下陰性植物獨特的虹光現象或許有生存適應的意義，但仍缺乏實驗的證據；目前並不清楚秋海棠植物為何會演化出層狀體的構造，或許與本群植物多生長適應於林下有關。在本科中原始的夏威夷秋海棠也具有層狀體，可知本構造在秋海棠科的演化早期即已出現。

有趣的是，該項研究意外地發現了迷你葉綠體。一般而言，葉的表皮細胞並無具功能性的葉綠體。但在秋海棠植物葉片的上表皮細胞中不是具有層狀體、即是具有迷你葉綠體 (兩種不會同時存在)；而其下表皮細胞中卻均以迷你葉綠體出現。雖然層狀體和迷你葉綠體也有光合作用能力，但都顯著低於葉肉中的葉綠體。

許秋容感謝團隊成員的努力，特別追念英年早逝的蔡奇助博士 (高雄區農業改良場)。而此為跨領域的合作，研究者包括臺灣大學昆蟲學系教授楊恩誠及學生陳姵如、興大物理學系副教授施明智、永續能源與奈米科技研究中心陳建宇博士、生物化學研究所副教授楊俊逸和美國亞歷桑那大學教授Peter Chesson。由於生物物理光學具有仿生科技的潛能，該團隊期許此新穎的發現可以啓發更多相關的研究。