遇見科學

對生活在這個大千世界的各種動物來說，要讓自己活下去，除了須仰賴空氣、水等不可或缺的生命要素外，還得靠著進食來得到養分、幫助生長。但對植物而言，它沒有腳、不像動物可以跑來跑去覓食、隨時補充營養，既然如此，植物又是如何一天天地長高茁壯呢？答案是透過「光合作用」。

並非每種植物都能行光合作用

我們都知道，地球上許多生命都需要太陽的能量來賴以維生，植物就是最主要的例子，而光合作用（photosynthesis） 正是幫助植物吸收太陽能量的重要方式。中央研究院分子生物研究所研究員、並任教於台灣大學分子與細胞生物學研究所的李秀敏表示，就像人類需要食物才能活下去的道理般，植物也必須透過葉綠體來行使光合作用，利用太陽光的能量將空氣中的二氧化碳與水分相結合，變成高能的碳水化合物，也就是醣類，以此作為植物生長養分的來源，來幫助自己生存下去。

但如果你以為所有植物都能行光合作用的話，那可就大錯特錯囉！李秀敏解釋，有些寄生植物如「菟絲子」，因為會攀附在植物宿主身上吸取他們的養分，使得寄生植物不需要再自己行光合作用，久而久之菟絲子就因為演化而導致光合作用能力跟著退化，形成沒有葉綠體的寄生植物。

李秀敏表示，植物之所以能行光合作用，其關鍵就在於植物細胞內的葉綠體須輸入許多蛋白質，來啟動一連串的活動。她形容，「葉綠體」就像是一個「工廠」，是植物用來行使光合作用及製造脂肪酸的重要場地，而葉綠體內的「蛋白質」則如同是幫助推動光合作用進行的「工人」，兩者需相輔相成、分工合作。

創新發現改寫植物生物學認知

有趣的是，透過植物綠體與蛋白質的相關研究，李秀敏與研究團隊也從「豌豆」身上發現植物體內的不同蛋白質會進入不同成長階段的葉綠體，原因就在於蛋白質身上具有可用來導引傳送路徑的訊息，可以引導蛋白質通往不同年紀的葉綠體。這項創新發現不但改寫植物分子生物學的傳統認知，更一舉登上國際期刊《公共科學圖書館—生物學》（PLOS- Biology），引起科學家關注。

研究團隊前後花了四年時間、透過比對年老、年輕等不同成長階段的碗豆葉片得到一個新發現，原來葉綠體的蛋白質可區分為三群。第一群喜歡進入年輕的葉綠體，第二群則無特別喜好，第三群則喜好進入年老的葉綠體。李秀敏說，這項新發現打破了過去科學家認為蛋白質在植物細胞內的運輸與葉綠體年紀並無相關的既有認知，而且團隊更進一步從進入老年階段葉綠體的蛋白質中，首度找到用來導引其傳送路徑的訊息，團隊將此稱之為「地址標籤」，這就如同我們在汽車上安裝的GPS般，可以為駕駛者指導正確的行車方向與路徑。