穇子的儲存研究

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聽過「看天田」這個名詞嗎?所謂的「看天田」還有個聽起來很ㄅ一ㄤˋ的專有名詞,叫做「雨養農業」(Rainfed Agriculture),指得是依賴降雨作為水源的農業生產方式。


這種農業的特點就是完全依賴降雨、無灌溉設施,因此,什麼時候能種田、哪裡能種田,要看降雨的時間與分布。


要能夠做「雨養農業」的農作物,一定是對水分需求比較低的植物,如小米、高粱、穇子、豆類、棉花、花生,都可以進行「雨養農業」。以前台灣的嘉南平原也有很多「看天田」,但是從嘉南大圳與烏山頭水庫完工後,就不用再「看天」了。


但是,在世界的很多乾旱和半乾旱地區,特別是撒哈拉以南非洲、南亞、中東和拉丁美洲的部分地區,還是有很多「看天田」的。


別以為「看天田」不好,它也有它的優勢喔!首先,因為「看天田」不使用地下水或河流灌溉,可減少水資源過度開發的問題,所以相對比較環保;其次,因為農民不需投資灌溉基礎設施,所以生產成本比較低;最後,因為不需要什麼先進的設備,所以在氣候變遷條件下,它可以隨遇而安,彈性比較好。


當然,「看天田」也有它的缺點,首先就是遇到降雨變化大的年頭,農作物歉收是絕對可以預期的;另外因為水分供應無法控制,所以產量通常比灌溉農業低。


在這些進行「雨養農業」的地方,穇子(Eleusine coracana)這種既耐旱且適應貧瘠土壤的農作物,算是相當重要的。穇子可以種在降雨量較低(500–1000 mm/年)且酸性或低肥力土壤的環境,所以在撒哈拉以南非洲與印度都很常見,加上它富含鈣、鐵、膳食纖維,對乾旱與半乾旱地區的糧食安全很重要。


因為穇子對許多農民如此的重要,最近印度的研究團隊,想要找出耐儲存的穇子品系,提升穇子收穫的穩定性。研究團隊選取了221個品系,涵蓋了非洲、亞洲、歐洲和北美。


接著,研究團隊透過進行加速老化測試(Accelerated Aging, AA),模擬儲存條件對種子的影響。他們採用的加速老化處理條件為44±1°C,相對濕度90%以上處理17天。對照組則是新鮮種子。


處理完後,測量了包括發芽率、幼苗生長、活力指數等27種種子性狀,並進行基因分型與GWAS分析。


首先他們發現,在加速老化處理後,種子的發芽率、發芽速率和幼苗活力均顯著下降;尤其是根長與芽長的影響最明顯,反映出老化影響植物初期生長。


然後,他們把找到的SNP標記附近的基因,於其他作物的基因進行比較。他們發現,與種子壽命與活力有關的候選基因,可能包括以下這些:


DET1基因(FM_SNP_6503):與種子休眠和光照反應有關。

Expansin-A2(FM_SNP_1517):影響種皮完整性,影響種子吸水與萌發。

PP2C3磷酸酶(FM_SNP_6503):參與種子休眠與萌發調控。

β-澱粉酶(FM_SNP_9582):影響種子代謝與能量供應。

Piezo離子通道(FM_SNP_9403):感應機械壓力,與環境適應相關。


穇子的基因體已在2023年由Devos等人完成定序。其基因體為1.1 Gb有36條染色體,為異源四倍體 ( AABB)。透過這次的研究,研究團隊找到了與儲存相關的基因,未來應該可以進一步研究這些基因如何影響穇子種子的活力。


參考文獻:


Kannababu, N., Nanjundappa, S., Narayanan, N. et al. Role of functional genes for seed vigor related traits through genome-wide association mapping in finger millet (Eleusine coracana L. Gaertn.). Sci Rep 15, 5569 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-89315-3


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