2016年7月14日 星期四

小心這股甜甜的杏仁味,氰化物應用在種子包埋技術,有效防治害蟲啃食!

小心這股甜甜的杏仁味,氰化物應用在包埋技術,有效防治害蟲啃食!

編譯 吳鴻均編輯 柴幗馨、林韋佑

「蘋果籽吃了會中毒!」小時候父母都會這樣告戒我們。蘋果、桃子、杏桃這類水果的核仁或籽粒都含有「苦杏仁苷」(Amygdalin),這種化合物被人類腸胃吸收之後,便會分解成有毒的「氰化氫」。其實這樣的系統,原本是為了避免種子被害蟲吃下肚,才產生的「防禦機制」。

聰明的科學家因而從這套系統中得到靈感:在實驗室複製這套保護系統,發明了不會妨礙種子萌發,而且可以被生物降解的種子包埋技術。研究結果發表於《農業與食品化學期刊》Journal of Agricultural and Food Chemistry



圖說:以玉米澱粉樹酯作為材料,分層包裹小麥麥粒,最內層為酵素(紫色部分)、下一層為苦杏仁苷(紅色部分)。當昆蟲啃食麥粒時,會破壞聚乳酸(藍色部分)並將酵素釋放與苦杏仁苷結合,進而產生有毒的化合物氰化氫。而氰化氫可殺死昆蟲的幼蟲或降低幼蟲活力,減少種子被害蟲吃光的風險。


昆蟲啃食桃子後,核仁內的苦杏仁苷經由胃部消化,就能產生有毒的氰化物,降低害蟲活力,甚至使害蟲死亡。科學家將桃子的防禦系統應用在種子包埋技術,希望避免種子受到病蟲的危害。


研究人員測試了不同的包膜順序,選出最有效的包膜方式,使用對人類和環境無害的玉米澱粉樹脂當作包膜材料。在最內層包覆一層酵素,第二層則是玉米澱粉樹脂,第三層是氰化氫的前驅物-苦杏仁苷(相同於於苦杏仁種子殼內物質),最外層再包一層玉米澱粉樹脂。一旦幼蟲啃食種子,同時也破壞了層與層之間的屏障,讓苦杏仁苷被酵素降解成氰化氫,讓幼蟲食慾不佳或是殺死幼蟲。


本試驗也和德國的朱利業斯庫恩研究所(Julius Kühn-Institut,JKI)合作,研究團隊測試這個系統對不同穀物的害蟲防治效果。結果證實苦杏仁苷防禦系統對於麵包蟲、印度穀蛾和穀蠧(穀蠧是造成全球小麥商家大量損害的甲蟲)的幼蟲防治都非常有效。


有苦杏仁苷包埋的種子,其孵化的甲蟲數量比未包埋的種子少了許多。因為苦杏仁苷會影響幼蟲的食慾,所以牠們繁殖率較低,生長速度也較緩慢。但這個技術並無法徹底防治所有害蟲,像是小麥象鼻蟲就無法有效被控制。因為小麥象鼻蟲不會把卵產在穀粒上,而是鑿洞把卵放進去後並封起來,如此一來,小麥象鼻蟲的幼蟲便不會吃到包埋的藥劑。


另一方面,實驗室與田間試驗,皆證實這項技術不會阻礙小麥種子萌發。經過包埋的小麥種子,仍可維持98%的發芽率。而田間試驗結果則顯示,包埋的種子雖然初期萌發速度和小苗初期發育都會比未包埋的種子稍慢,但之後的生長勢還是追得回來。


論文作者Carlos Mora 和 Jonas Halter表示:「新的包埋方法可保護穀物不被昆蟲吃掉,而且在田間也適用。以玉米澱粉來包埋種子是非常簡單的方式,成本也不會比使用殺蟲劑來得高。 這種子包埋技術也可應用於其他作物上, Mora也認為這種具有生物降解性的包埋方法,具有可替代某些合成殺蟲劑的潛力,也可以確保種子在儲藏時保持品質。 



資料來源: 每日科學 May 23, 2016   Peachy defence system for seeds