從農業經濟實用角度切入
了解植物學原理，控制植物生長

　　柵狀組織、鬚根、乙烯、光週期性……115個關鍵字，進入植物學的世界！

　　植物學並不是一門枯燥的學問，從農業經濟學「利用」的角度切入，首先了解植物生存的機制，進而利用這些機制，轉而控制植物的生長，研究植物栽培的技術，呈現最新植物工廠科技。

　　植物學入門的第一本書，帶你走入植物奇妙的世界！

名人推薦

　　輔仁大學理工學院生命科學系副教授兼系主任◎蘇睿智 審訂

作者簡介

田中修

　　1947年生於日本京都。畢業於京都大學農學部，修完同大學研究所之博士課程。曾於美國史密森尼研究中心擔任博士後研究員，現任於甲南大學理工學部教授。為農學博士。在NHK廣播節目「暑假兒童科學電話問答」擔任解答老師。日文著作有：《種子的不可思議》、《花的不可思議100》、《不可思議的葉子》（Science I 新書），還有《植物真奇妙  七大不可思議篇》、《植物真奇妙》、《都會的花與樹》、《雜草的故事》、《神奇的植物學》（中公新書）；《捨命求子的植物》（中公文庫）；《植物是人類最佳的夥伴》（PHP新書）；《植物驚人的生存方式》（幻冬舍新書）；《一果實一故事》（講談社現代新書）等書。

審訂者簡介

蘇睿智

　　輔仁大學理工學院生命科學系副教授兼系主任，主持植物分子生物學研究室。台灣大學農藝系學士，美國普渡大學植物及植病博士。專長為：農藝學、植物學、分子生物學、植物生理學。主要研究方向為：基因轉殖作物生產醫藥用蛋白之研究、植物逆境反應基因之分子研究。

譯者簡介

林筑茵

　　生於1985年。嘉義人。畢業於中興大學生命科學系碩士班，曾於嘉義大學生物農業科技學系擔任研究助理。喜歡探索生物的奧妙，也醉心於日語的細膩與意境，不僅兩種興趣一次滿足，並希望能將兩者的美妙之處傳遞給大眾，我很享受這份初衷。

　　賜教Email：[email protected]

前言
第1章  向「植物的成長」學習
Section 1 向植物幼苗學習
1-1  「子葉」與「根」
1-2  「細胞」的發現與「細胞學說」
1-3  沒有骨骼卻能站立「細胞壁」
1-4  葉子綠色物質的真面目「葉綠素」
1-5  葉子的「吸收光譜」    
1-6  幼苗的「向性」
1-7  根的「正向重性（正向地性）」
1-8  使莖粗壯的「乙烯」
1-9  受到「接觸刺激」會開出漂亮的花
Section 2 植物生長的特性
1-10  「導管」與「篩管」
1-11  水分藉由「根壓」、「蒸散」、「內聚力」向上運輸    
1-12  莖的「徒長」受「光敏素」調控
1-13 「向光素」感應藍光
1-14  讓身體再生的「頂芽優勢」
COLUMN 1  先有種子還是先有植物？

第2章  向「光合作用」學習
Section1  認識光合作用
2-1  「光合作用」是什麼？
2-2  光合作用的「光反應曲線」
2-3  葉子的「柵狀組織」和「海綿組織」
2-4  妨礙二氧化碳吸收的「葉子界面層」
2-5  「溫室效應」與光合作用
2-6  進行光合作用的「葉綠體」
2-7  光合作用的「作用光譜」是什麼是什麼？
2-8  綠光的「繞道效應」
Section2  以光合作用機制來區分植物類型
2-9  光合作用的「限制因子」是二氧化碳
2-10  「C3植物」與「C4植物」
2-11  在晚上吸收二氧化碳的CAM型植物
2-12  「需水量」是什麼？
COLUMN 2  「芽菜」是什麼？    

第3章  向「花朵」學習
3-1  從「營養生長」轉換為「生殖生長」
3-2  「晝長」反應    
3-3  「光照處理」是什麼？
3-4  「光週期性」的發現
3-5「臨界夜長」精確度到15分鐘
3-6  「光中斷」是什麼？
3-7  產生花苞的「開花激素（開花荷爾蒙）」
3-8  控制開花的幕後推手「FT蛋白」
3-9  低溫促進「春化作用」
3-10  「抽薹」是什麼？
3-11  綻放花朵「吉貝素」和「乙烯」
3-12  形成花朵的「ABC模式」是什麼？
3-13  A、B、C基因群的突變
Section2  開花
3-14  花鐘與花的開閉運動
3-15  花苞的「傾性」與「生理時鐘」
3-16  花朵色彩「花色素苷」與「類胡蘿蔔素」
3-17  「自由基」與「抗氧化物」
3-18  透明無色的色素：「黃酮」與「黃酮醇」
COLUMN 3  吉貝素的發現

第4章  向「果實」學習
Section 1  從授粉到受精
4-1  「無性生殖」與「有性生殖」
4-2  「雌雄同株」與「雌雄異株」
4-3  花粉長出「花粉管」
4-4  引導花粉管的「輔細胞」
4-5  「雙重受精」是什麼？
4-6  「有胚乳種子」與「無胚乳種子」
4-7  「自交不親和性」與「人工授粉」
4-8  「嫁接」是什麼？
Section 2  果實與種子的形成
4-9  促進果實成熟的「乙烯」
4-10  變成「無籽」的「三倍體」
4-11  「單性結果（單性結實）」是什麼？
4-12  「四倍體」與「秋水仙素」
4-13  「純品系」與「對偶性狀」
4-14  「孟德爾遺傳法則」是什麼？
4-15  「顯性性狀」與「隱性性狀」的發現
COLUMN 4  維持菠菜新鮮度的存放方式
 
第5章  向植物的「生存策略」學習
Section 1  種子與芽的休眠及發芽
5-1  「發芽的3要素」是什麼？
5-2  「休眠」是什麼？
5-3  「光發芽種子」與「暗發芽種子」
5-4  「好光性種子」與「嫌光性種子」
5-5  感光物質：「光敏素」
5-6  「農用銀黑塑膠布」的效果
5-7  過冬的「低溫需求」
5-8  「變溫需求」是什麼？
5-9  「硬實種子」是什麼？
5-10  「去殼種子」是什麼？
5-11  受吉貝素誘導的「澱粉水解酶」
5-12  光敏素與吉貝素的關係是什麼？
5-13  會休眠的「休眠芽」
Section 2  向逆境挑戰
5-14  「地下莖」的蔓生
5-15  忍受寒冬的「簇生化」
5-16  「毒他物質」是什麼？
5-17  「芬多精」是什麼？
5-18  植物具有的「抗菌物質」
5-19  「植物抗菌素」是什麼？
5-20  以「有毒物質」來保護自身
5-21  既是毒也是藥的「秋水仙素」
Section 3  葉子的老化與落葉
5-22  黃葉是「類胡蘿蔔素」的顏色
5-23  楓紅是「花色素苷」的顏色
5-24  「落葉」是什麼？
5-25  「離層」的形成
5-26  「常綠」的機制
5-27  應用「凝固點下降」原理的常綠樹
5-28  「冬季低溫處理」是什麼？
Section 4  多樣化的生存方式
5-29  「食蟲植物」是什麼？
5-30  「蛋白質」是由「胺基酸」串連而成
5-31  「寄生植物」與「附生植物」
5-32  與眾不同的植物「 大王花」
5-33  「腐生植物」是什麼？

索引
 

序

　　「一起來認識植物奇妙的力量吧！」每當我這麼發出邀請，總會有人反問我「請問要怎麼做呢？」我回答「學習植物的生存策略」，他們又會繼續問「怎樣學習呢？」

　　我認為要「從關鍵字將學習者帶領入門」。本書是按照我的想法，運用關鍵字來學習植物奇妙的力量與魅力，是一本植物學的入門書。

　　聽到關鍵字，想必有些人會覺得很艱澀。翻閱字典查詢「關鍵字」的意思，發現定義有點深奧。不過，如果不侷限於定義而是換另一種方式來解釋，所謂的關鍵字是用來解答「疑問」和「奇妙現象」的一個字詞。知道這個詞的意義，能解答「疑問」和「奇妙現象」，了解藏在背後的機制。說得誇張一點，關鍵字像是魔法般的詞。

　　本書列舉很多關鍵字。雖然不能很嚴謹地區分這些關鍵字，不過主要能夠分成三大類別。

　　第一大類是組織和器官，或者說是用來標示植物部位的名稱。例如在第2章裡面，表示葉子構造的「柵狀組織」和「海綿組織」等名詞。

　　這些雖然是相對比較枯燥乏味的專有名詞，不過植物各部位名稱，都具有重要的功能，而且認識這些功能，對於了解植物的生存方式來說是必需的。

　　另外，想要仔細去推敲專有名詞的意義，會發現他們的名字也很有趣。例如，在第1章所介紹的「鬚根」，是長得像鬍鬚的根的意思，而它的型態正如其名。

　　第2部份是物質名詞。例如，在第1章會介紹的「乙烯」。這是一種化學物質，會植物感受「觸摸」的刺激，使莖長得又粗又短。如果植物從小接受觸摸到長大，結果會造成植物開出大朵美麗的花。此外，如第4章所述，乙烯具有讓果實成熟的作用。所以，透過認識「乙烯」這個詞，對植物會更加產生興趣，延伸學習更多的知識。

　　第3章會介紹一個叫「花色素苷」的關鍵字。這是紅色或藍色的花色素名稱。存在於花瓣中，妝點花朵美麗的外表。不僅如此，還會保護在花朵中孕育的種子（後代）免於紫外線的傷害，具有防止紫外線傷害的作用。

　　花色素苷的顏色也呈現如藍莓或是紅酒、紫色高麗菜等顏色，會守護我們的健康。了解了這個名詞，可以了解植物的生存策略，同時也了解植物和我們生命的關聯性。

　　第三類是象徵植物的生存方式，說明植物栽培的特性應用或作用的章節。例如「光週期性」一詞。如第3章中所述，光週期性說明植物會受到白天與夜晚長度影響的特性。多數的植物在形成花苞的時候會，利用到這個特性。

　　我們一起學習有關植物的關鍵字和生理特性，算忘記專門用語，也還會記得「花苞形成會受到日夜長短變化調控」。這是由於學會光週期性這個關鍵字，進而徹底了解意義的一個例子。

　　在第3章裡面有介紹到「光照處理」這一關鍵字。這種植物栽培法，是以電燈照明溫室，調節日夜長短，讓菊花整年都可以開花。當我們了解之後，雖然可能最後會忘記光照處理這個專門用語怎麼說，但只要看到溫室裡接受光照處理的菊花，會想起為什麼溫室要開燈照明。

　　所謂的關鍵字，有如魔法一般可喚醒記憶的名詞。我希望透過本書所介紹的各種的關鍵字，讓大家了解植物生存方式的機制，以及應用於植物栽培的技術，提高大家對植物的興趣。在閱讀過程中，請盡情享受，一起來認識植物奇妙的力量與魅力吧！
 

1-5  葉子「吸收光譜」葉子在暗處不是綠色的。所以並不是葉子本身會發著綠色的光。當照射到白光，葉子看起來才呈現綠色。白光是由藍光、綠光、紅光三種顏色的光混合而成。為此，「為什麼葉子是綠色」，這個疑問，可以置換成以下更具體的問法：「為什麼葉子被藍光、綠光、紅光三種顏色的光混合而成的白光照射時，看起來會是綠色？」葉子裡所含有的葉綠素有一個特性。是「一照白光會積極地吸收裡面的藍光和紅光，但不太吸收綠光」。不被葉綠素吸收的綠光，會被反射回去，或是穿過葉子。由上方往下觀察照射白光的葉子，此時藍光和紅光會被葉子吸收，不會反射回去。因此不會進入上方觀察者的眼睛裡。所以葉子看起來不是藍色或紅色。相反地，綠光照射到葉子則會反射，進入上方觀察者的眼睛裡。所以葉子看起來是綠色的。葉子由下往上看也是綠色的。照射葉子的白光裡所含的藍光和紅光，會被葉子吸收，不會向下穿過葉子。所以由下往上看，葉子也不會是藍色或紅色的。反之，照射到葉子的綠光，有一部份沒有反射回去，而是進入葉子中，穿過葉子內部。因此，由下往上看時，綠光會從葉子跑出來進入觀察者的眼睛，所以葉子看起來是綠色的。說到底，不管由上面看或由下面看，葉子都是綠色的。1-6  幼苗的「向性」在照得到太陽的地方，種子一發芽，胚芽一定會向上生長。種子會在某個固定位置長出胚芽。但是，將小小顆的種子播到土裡面時，我們不會去考慮「胚芽會從種子的哪裡長出來？」也不會特意將未來長出胚芽的那個點朝上。所以種子發芽的時候，長出胚芽的那個點會朝上或朝下不一定。即使如此，胚芽還是一定會向上生長。「為什麼胚芽會向上生長」，覺得很不可思議。在日本國中小自然科教科書裡提過一個實驗，在全黑的箱子裡放入盆栽，然後在箱子側面鑽開一個小洞，讓光線可以從小洞照進去。箱子裡盆栽的莖桿會彎向光線進來的方向生長（參照1-13節圖）。所以，大家很容易想成「胚芽會向著來自上方的光源，朝上生長」，但事實上並不是這樣。