秋海棠光學魔術興大研究揭祕

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中國時報 游婉琪　經常出現在居家陽台裡的斑葉植物，美麗的斑紋往往因為具備商業價值，讓園藝業者與消費者爭相栽培。國立中興大學生命科學系副教授許秋容帶領研究團隊針對斑葉秋海棠進行研究，揭開斑葉植物的神祕面紗，這項研究不僅發表在今年5月由牛津大學出刊的國際植物學期刊《ANNALS of BOTANY》，更榮登該期封面文章。

    　生物世界裡的光學魔術，過去科學家已經清楚地依照成因分成兩類，一是由化學物質所產生的色素色彩（如葉綠素），二則是由光學干涉所產生的色彩。

    　結構性機制造成的物理色

    　中興大學生科系副教授許秋容，與嘉義大學生資所研究生包尚弘、興大生科系講座教授Peter Chesson、簡麗鳳副教授和中央研究院彭鏡毅研究員等人共同合作，發現秋海棠植物因構造而形成斑葉，有如魔術變幻般的物理機制。

    　許秋容表示，秋海棠斑紋的形成，是由結構性機制所造成的物理色，與其葉片內位漏斗狀細胞上方的間隙有關。光線由葉上表皮進入漏斗狀細胞間前，因為細胞間隙的存在，使得光線被折射及反射後，在葉表形成了較明亮的區塊。當這些明亮區塊與沒有細胞間隙的正常綠色區塊相襯，就會形成肉眼所見的斑紋。

    　許秋容進一步指出，許多人工栽培的斑葉植物，是因葉綠素缺乏而形成斑紋，雖然由此可滿足人類追求色彩變化的視覺享受，但該植物卻得付出光合作用能力喪失的代價。但研究同時發現，同一葉片之白斑區保有與綠色區相同的葉綠體微細構造與光合作用功能，意指這種因結構形成的自然斑葉，對植物的生長有損失或壞處。

    　將探討天然斑葉生態意涵

    　一項簡單判斷斑葉形成的方法，就是觀察斑塊區的葉上下表面是否呈現同樣的色彩：若呈現相同的色彩，則可能為葉綠素缺乏所形成的斑塊；反之，若斑塊區的葉下表仍為綠色，則極有可能是受到細胞結構影響所形成。

    　研究團隊未來將延伸探討秋海棠植物的天然斑葉具有何種生態意涵、適應特性及遺傳基礎等。這項研究也顯示，植物世界裡其實還有許多人類至今尚未瞭解的「奈米光學」，等著生物學家與物理學家攜手揭開神祕面紗。