金門水韭獨有繁殖研究超夯
金門水韭的繁殖研究是一項誘人的研究,而且具有學術研究的價值!金門縣林務在九十七年「金門地區重要原生及景觀植物繁殖技術轉移計畫」中,已經把金門水韭納入預備試驗,並將於明年進行人工大量繁殖的研究。
根據金門國家公園在民國九十二年委外所做的研究,金門本地所產的水韭與亞洲地區已知的水韭都不相同,建議以「金門水韭」命名,學名為「Isoetes kinmenensis」。
不過,金門林務所發現,在已知的群落中,金門水韭曾經發生過一棵都看不到的現象;為了避免這一物種滅絕,林務所已請「金門地區重要原生及景觀植物繁殖技術轉移計畫」的主持人廖宇賡,把金門水韭的預備試驗納入年度的研究。
林務所說 有消失危機
「金門地區重要原生及景觀植物繁殖技術轉移計畫」已經在林務所通過期中審查。審查會中,有一位審查委員對金門水韭的預備試驗有所質疑,以為在分量上有喧賓奪主的疑慮;不過,林務所表示,由於金門水韭有消失的危機,基於急迫性,林務所才請研究單位在今年的計畫中先進行預備試驗。
計畫的主持廖宇賡是嘉義大學森林暨自然資源學系的副教授,現任林木生理遺傳研究室主持人;他是美國北卡羅萊納州立大學(North Carolina State Univ.)森林研究所的博士。
廖宇賡表示,水韭的研究,台大的幾篇論講的都是解剖形態上的東西;大陸也有人做,但養到配子體受孕之後,存活率低於百分之一。金門水韭的人工繁殖研究,可能是金門原生殖物中,比較有機會走上學術領域的植物。對他而言,金門水韭在受託的項目中,最吸引人,也最具挑戰性。
金門水韭的研究,計畫於明年展開,但今年必須先進行預備試驗,否則明年無法如期展開。
預備試驗的期程是今年四到十二月。在今年四到八月的試驗中,廖宇賡所領導的研究團隊,透過三種方式取得金門水韭的繁殖材料。
其一,從今年四月開始,每個月在金門太武山上的水池,採集金門水韭-一次只拿成熟的植株三棵;到七月為止,共取走十二棵。雖然是為了研究,但研究人員不敢拿太多,以免造成破壞。
其二,工作人員於四月時看到一些小苗飄在水面,便加以採集-這種方式對植物是最沒有破壞性的,因為浮起的小苗已不可能再沈底定根。幼年小苗的高度小於二公分,有四到五片的葉子。五到七月間的調查,則沒有再出現過這種小苗。
其三,將連同成苗撈回的泥巴,放在淺水盤中浸泡,使它長出新的小苗;因為土中有孢子,可以萌發為小苗。
挺水栽植 生長比較快
研究室試驗培養金門水韭使用了沉水栽植及挺水栽植兩種方式。栽培時,先以塑膠盤盛裝紅土以黑粒土(水族館販售的水草栽培專用土),使土層的深度達七公分,然後將盤子浸入注水的大盆中,依序將水韭種植在沒入水中的土盤;然後藉由水位的調整,將水韭苗的生長狀態控制在完全沉水的狀態或是挺水的狀態。
栽植盆沒有遮陰;以全日照曝曬狀態,藉以提供最大光源;為了增加水中的供氣量,則將栽植盆墊高,並於下方裝置一個等體積的蓄水盆,藉由沉水馬達將蓄水盆中水體抽往栽植盆,栽植盆中水體則由排水孔溢流,藉重力注入蓄水盆,形成水流循環。這樣的裝置除了提供水體中供氣量之外,由於蓄水盆還加以遮蔭,以維持低水溫,因此在烈日曝曬時,還有調節水體溫度的效用,使溫度不致於過高。
關於金門水韭的沉水栽植或挺水栽植,將來計畫展示於金門林務所的生態館中。在這兩種方式中,沉水栽植生長較慢,一個月只抽一次新芽;廖宇賡建議採用挺水栽植。
用挺水式栽培金門水韭,生長的速度較快。挺水式栽培的幼苗,在種植初期,新葉因水分濕潤,會出現二到三葉沾黏在一起的現象;葉子彼此間的隙縫會形成毛細現象,有助於將水分由根部(浸水部位)經植物體表輸送到葉尖端,可防止葉片枯萎;不過,植株成長後,大葉會單獨生長,離水單葉的葉尖在天氣太熱時(例如七月),葉尖比較容易出現枯焦的現象,在展示時要稍微注意。
二氧化碳 可幫助生長
研究人員在試驗過程觀察到-在培植的金門水韭的過程中,若供給二氧化碳,就會產生氣泡;若不供給就沒有氣泡現象;顯示供給二氧化碳可以幫助金門水韭生長。
相關的證據顯示,以沈水方式培養,金門水韭會和台灣水韭一樣,進行「CAM」形式的光合作用。「CAM」形式的光合作用好處是在弱光的環境下,可以先把二氧化碳收集在細胞裡,變成蘋果酸,此時光合作用只完成一半;等到光線充足時,水韭會再完成另一半的光合作用,變成葡萄糖。在太武山上的金門水韭雖然沒有日照不足的問題,但陽明山夢幻湖的台灣水韭,就必須藉著進行「CAM」形式的光合作用才能維持生長。
在挺水栽培時,水韭挺空部份會喪失進行「CAM」循環光合作用的能力;因為在挺水狀態,二氧化碳的供給可完全由空氣中取得(Keeley and Busch, 1984);在全光照的環境下,這是一種可以免除額外提供二氧化碳的機制,也是一種比較經濟的栽培方式。
超耐高溫 令人很好奇
今年五月,研究人員採樣時,發現水韭成株的最外圍針狀葉基部會擴張成湯匙狀,中間黏附一個扁囊狀的孢子囊,裡面有超過百粒的大孢子。大孢子有明顯的三稜,底部圓滑,呈現褐色。研究人員六、七月又在實驗室中發現有有雄性的小孢子成熟。大、小孢子囊的形狀相似,但孢子的大小差很多─每個大孢子囊中的大孢子約有百粒,每個小孢子囊中所含的小孢子數量略估可達萬計,必須在光學顯微鏡下才能詳細觀察。
研究中發現一個讓研究人員稱奇的現象─研究人員在太武山上的水韭池所測得的水溫,五月間為攝氏三十五度八,六月為三十一度,七月則升高到四十一點五度。水韭能耐如此高溫,令人稱奇,這可能是水韭可以倖存在該水域中的原因之一。
在實驗室中培養的金門水韭,植株顏色為翠綠色,與自然環境中生長的植株呈深或暗綠色相較,外觀比較美。
以人工輔助的方式大量繁殖金門水韭,將是九十八年度計畫預定達成的目標;今年的預備試驗,大致上已經掌握水韭進行有性繁殖(孢子繁殖)時,各階段的生物材料。研究人員還把小孢子與大孢子混合,進行雌、雄配子體的培育,並觀察是否可能發生授精作用,孕育小苗?結果如何,將會於期末報告提出。