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» 台灣植物分類學會系列演講(十二)

兔尾.相思.山螞蝗--

豆豆的異想世界
---------胡哲明博士

  主辦單位:台灣植物分類學會 /  協辦單位:台師大生命科學系     
時間:97年6月20日
 

地點:國立台灣師範大學公館校區   理學院大樓B103室

胡哲明博士畢業於美國加州大學戴維斯分校博士,現為台灣大學生態學與演化生物學研究所副教授,近年來專注於研究植物花部演化發育研究、非光合作用之寄生/腐生植物之質體DNA功能探討及被子植物之系統分類等。本次演講將探討有關豆科的議題。

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                                                                                                          撰文/蔡依恆

      豆科為世界上經濟作物類群之一,從糧食到秣草或是綠肥各有重要角色,除此之外豆科家族成員濟濟,約有63018000種,佔有種子植物種數實在不容小覷,在生活裡和人群也非常貼近,許多熟悉的物種以動物甚至感情來名命,例如相思樹、兔尾草和山螞蝗。

    

     Fabaceae為豆科拉丁學名,faba即為Leguminosae為豆科的替換名,legum- 指莢果,指此科植物具有為莢果(Legume);莢果為單心皮,成熟時從背腹縫線開裂,常見種類為碗豆屬(Vicia),但是也具有不同類型果實,例如果實不開裂從橫面斷裂稱為節莢果如山螞蝗屬(Desmodium),果實有翼形成翅果(ex:Tipuana),甚至是漿果或核果。葉形態有單葉、三出複葉或是羽狀複葉,植株為草本、灌木、喬木或是藤本都具有。

    

     傳統上豆科會依據花形態被區分為三亞科,甚至被提升為科,分別為含羞草亞科(Mimosoideae)、蘇木亞科(Caesalpinioideae)和蝶形花亞科(Papilionoideae),主要差異整理如下:

1.含羞草亞科:二回羽狀複葉,輻射對稱花,雄蕊數10到多數。

2.蘇木亞科:一回或二回羽狀複葉,兩側對稱花,旗瓣在內,雄蕊數10

3.蝶形花亞科:羽狀複葉、三出複葉或單葉,花兩側對稱明顯,雄蕊數為10枚或9+1(9枚雄蕊合生,有1枚雄蕊

   和其他9枚分開,為兩體雄蕊)

 

含羞草亞科約有803000多種,在教科書中以葉片觸覺運動以及夜晚休眠運動著名的含羞草(Mimisa pudica)為此家族成員,觸覺運動主要因素為葉枕膨大並有儲藏水分,當受外界刺激水分流失,而使小葉闔起。而含羞草亞科特徵為花序為許多小花聚合成頭狀花,花藥多數,花絲通常有顏色,比花瓣顯著,常作為園藝觀賞用。有些類群具有假葉,為葉柄特化形成葉狀,只有在種子發芽長出第一片葉具有羽狀複葉,這種特徵在植物初期可見後來消失被稱為返祖效應,例如相思樹(Acacia confusa)

 

蘇木亞科約有1602000多種,常見的行道樹,羊蹄甲(Bauhinia variegata)屬於此亞科,花瓣兩側對稱,少數類群有近輻射對稱的形態,例如鐵刀木屬(Cassia)的阿伯勒,旗瓣、翼瓣和龍骨瓣外形沒有分化近相等。雄蕊數在此群通常固定,為10,有時具有退化的雄蕊或是異型的雄蕊,作為授粉昆蟲降落停機坪。

    

     蝶形花亞科明顯為兩側對稱花,旗瓣、翼瓣和龍骨瓣形狀不同,全世界約有40013000種,包含了大多數食用的豆類,全部類群約略被區分為30族,本次胡老師演講特別整理出他博士論文所專注的崖豆族(Millettieae),以及在蝶形花亞科中較為特殊的類群。

    

     崖豆族在蝶形花亞科中是較為原始類群,位在系統分枝圖的基部,往上延伸許多分枝(如菜豆族和山螞蝗族),或許是此特殊地位,許多類群具有中間特徵,例如水黃皮(Pongamia pinnata)莢果通常並不開裂,但在掉落地面一段時間後才開裂;一些觀察和比較,現在許多類群被移出,例如老荊藤。

    

     豆科多數類群子房基部具有蜜腺以吸引昆蟲訪花增加授粉機會,而在菜豆族(Phaseoleae)花瓣具有非對稱捲旋,產生轉位現象應和昆蟲授粉機制有相關;我們又見到植物為下一春,如何適應特化的現象。

    

     在地理分布上蝶形花亞科多為熱帶分布,但仍有屬於溫帶分布類群,如山羊豆族(Galegeae),其中紫雲英屬(Astragalus)就為此族成員,也是台灣高海拔常見的豆科植物。

    

     豆科成員為世界五大科之一,在經濟上重要性僅次於禾本科,而在生態上因根部有共生的根瘤菌,能將空氣中的氮固定而增加土壤養分,因此豆科可以適應土壤較貧脊環境;植物學界對豆科研究仍然十分興盛,而在近幾十年內分子生物學有許多技術增進,生物演化學提出許多新的觀點,加上資料分析導入許多數學統計依據,對植物系統分類學帶來一股新興風氣。關於豆科生理、生殖及生態等領域輔以基礎的親緣關係研究,為目前植物學研究里程碑,尤其對於成員如此龐大,在形態特徵、環境適應等不免觀察到各式生物學上的特化,利用親源演化理論,了解特殊之處為何而來及如何而來;這樣的趨勢其實不僅在豆科研究,只是本次演講勾起此想法,對於形形色色的植物,我們可以得到更多解答,並且不斷地去驗證,雖然有時可能會有令人意想不到或是難以解釋的窘境,但如同豆科植物一般,這世界本來就是異想的大千世界。

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