植物種子的代謝率
看到這個標題，有些讀者可能會想：種子又沒有在做什麼，怎麼會有代謝呢？
其實，種子是活的個體喔！沒有代謝率的種子，就是已經死亡的種子。這樣的種子，大概就只能吃掉或做堆肥了。
種子裡面有植物的胚胎，這就是為什麼種子會發芽。我們吃的米跟小麥，是胚胎的「便當」，大概就是類似雞蛋的蛋黃的概念。
最近，有研究團隊針對種子的代謝率做了一個研究。
所謂的代謝率（Metabolic Rate, MR）是決定生物體維持生命所需的能量消耗。代謝率與生物體的質量呈現異速生長關係（allometric scaling），以動物來說，過去的研究發現代謝率與身體質量的四分之三次方成正比。
但對於種子來說，相關的研究較少。研究團隊測量了108種種子的標準代謝率（Standard Metabolic Rate, SMR），探討其與質量、親緣關係及氣候環境的關聯性，並檢視馴化與野生植物種子之間的差異。
他們收集了108 種開花植物的種子，分別來自24 個科、19 個目。這些種子依照原生地可分為澳洲原生種（87種）、入侵雜草（7種）、農作物（14種）。所有種子都經過X光檢查，以確保種胚完整。
研究團隊使用螢光閉系統呼吸測量法（fluorescence-based closed-system respirometry）來測量氧氣消耗速率。這是在密閉系統內使用螢光氧氣感測染料（如 Pt(II)-meso-tetra(pentafluorophenyl)porphyrin）來測量生物的呼吸速率。染料的螢光強度或壽命（Fluorescence Lifetime）會隨氧氣濃度變化，然後再根據氧氣消耗速率（μL O₂ / h） 來推算種子的標準代謝率（Standard Metabolic Rate, SMR）。測量的溫度範圍是介於18°C–30°C 間，然後再使用 Q₁₀校正至20°C（Q₁₀=2.5）。另外，為了確保一致性，所有的種子都在95% 相對濕度下平衡後才進行測量。
研究團隊使用最小平方法（OLS）與親緣廣義最小平方回歸（PGLS）進行數據分析，以瞭解代謝率與種子質量的關係。另外，他們還探討了代謝率殘差值（residuals）是否與種子發芽特性（發芽速率、總發芽率）、馴化狀態及氣候變數相關。
研究團隊發現，親緣關係對代謝率的影響顯著。另外，異速生長指數（b）約為 0.75，與動物和其他植物器官的代謝異速生長規律相符。
他們發現，農作物種子（馴化種）的代謝率殘差值明顯較高（+0.638），顯示育種讓馴化種的種子的代謝率提高。由於農民希望種子在相同時間內發芽，這有助於農田管理與機械化種植；且快速發芽有助於提高產量與競爭力，減少雜草競爭的機會。所以馴化的過程常會提高種子的發芽率與同步性，而或許是因為如此，所以馴化的種子代謝率比較高。與這個結果一致的發現是，原生種和雜草的殘差值較低（−0.524），顯示野生植物的種子可能適應較低的能量需求。
另外，研究團隊也對照了種子所在地的氣候，以分析氣候與代謝率的關聯。他們發現乾燥地區的種子代謝率殘差值較高，而涼爽潮濕地區的種子代謝率較低。為什麼會這樣呢？研究團隊認為，這可能與乾燥環境中的種子的快速發芽適應策略相關。相反的，涼爽潮濕地區的種子通常發芽較慢，也比較能夠耐受長時間潮濕環境，對能量需求較低。
而代謝率與發芽特性的關聯又是如何呢？研究團隊發現代謝率殘差值與最大發芽率（Gmax）或發芽速率（T50）並未顯著相關（p > 0.05）。不過，農作物種子的發芽率明顯高於野生種（p < 0.001），顯示馴化影響種子發芽與能量消耗模式。
總而言之，種子代謝率與質量之間存在異速生長關係（b ≈ 0.75），符合代謝率的通則。而馴化使農作物種子的代謝率提高，可能有助於同步發芽與快速生長。乾燥環境的植物種子代謝率較高，反映其適應短暫水分供應的生態策略。
研究團隊認為，種子代謝率應納入植物功能性狀研究，而且應該要擴展至不同氣候區域，探討更多影響因素（如種皮結構、胚大小等）。
這是第一次大規模比較不同親緣關係與環境背景下的種子代謝率，為植物生態學提供新的數據基礎，也有助於理解馴化與環境因子對種子能量消耗的影響。
參考文獻：
Dalziell Emma L., Tomlinson Sean, Merritt David J., Lewandrowski Wolfgang, Turner Shane R. and Withers Philip C. 2025Metabolic rate of angiosperm seeds: effects of allometry, phylogeny and bioclimateProc. R. Soc. B.29220242683
http://doi.org/10.1098/rspb.2024.2683
