科學家對研究生涯大多有著「一期一會」的期待。一生僅有一次,命中注定般的珍貴相遇、改變世界的重大發現,許多人畢生也遇不到一次。中研院植物暨微生物學研究所特聘研究員邢禹依博士,在2011年參加母校美國康乃爾大學一場關於「亞洲水稻」的研討會時,一種沒有圖片,只有學名和採集者紀錄的台灣糧食作物「Eccoilopus formosanus(Rendle)A. Camus (syn. Spodiopogon formosanus Rendle)」,成了她50多年農業研究生涯的「一期一會」。
「學名裡的formosanus(福爾摩沙)讓我精神一振。」邢禹依既興奮又驚訝,「有種『台灣』糧食作物,我居然從未聽過。」會後她前去追問,才知道它的標本,被保存在英國皇家植物園裡,沉靜躺了近120年。「為了尋找耐旱性良好的陸稻品種,我跟助理徐子富跑遍台灣各地原住民部落,我自認還算了解原住民日常糧食。」但這種初聞其名卻不知真貌的古老「新作物」,讓邢禹依內心忐忑:它百多年前就被採集,有專門學名,代表曾很普遍,甚至曾是主食之一,然而直到2011年為止,都不曾出現在全球任何「糧食研究」中,它是否早就滅亡了?
海外親戚多的孤兒作物
專研民族植物及古生物學的倫敦大學學院考古研究所教授多利安.富勒,在這場關鍵會議演講中,首次提起這種台灣早期糧食作物,不只邢禹依感到震撼,「富勒教授也是透過日本竹井教授得知,它是『孤兒作物』,只存在於台灣,連他都沒見過它的樣貌。」那張沒有圖片只有學名的簡報,引起全場熱議,滿座全是世界頂尖的農業與植物學家,但對這種作物卻一無所知。
2019年底,作為全球唯一研究該作物的團隊,計畫主持人邢禹依到英國劍橋大學演講,首次公開階段性研究成果:台灣特有種「台灣油芒」,學名Eccoilopus formosanus (Rendle) A. Camus,英文名Taiwan Oil Millet(簡稱TOM),為C4植物,耐旱、耐熱、耐寒、耐病、耐蟲、耐鹽還耐澇,光照和氮肥的利用率都很高,能適應各種惡劣環境,是植物界最頂級的生存強者。「油芒是多年生植物,在東北亞多處都找得到。竹井教授紀錄中曾在會降雪地區發現它,長得很好。」邢禹依表示,油芒本就是一種能吃的穀粒作物,但一結穗就落粒,採收不易,加上去殼很麻煩,穀粒又小,人們不想食用。
「在台灣邊際土地常見的油芒,某天發生自然變異,種子不會落粒、植株更直立也較少分枝。特有的台灣油芒新種就此誕生。」邢禹依認為接下來要歸功於當時台灣島上的南島語系民族。他們注意到種植時「選大顆、看起來很有精神的穀粒,種出來的也會『比較大顆』,就適合人吃。先民的智慧真是了不起。」現今「優化」概念,早就存在先民腦中。「更厲害的是,先民還會『馴化』。經過3,000多年『為了吃』進行人為精選淘汰。」先民成功讓台灣油芒上了餐桌,「增加一種主食。」
根據研究,台灣油芒穀粒中,凝聚營養的「胚」占三分之一體積,無論是蛋白質還是礦物質如鋅、鎂、鈣等,與當代主要糧食相比,營養含量都高過數倍,更有其他穀物類較欠缺、人體無法自動生產而仰賴攝取的必需胺基酸,能促進人體發育、增強免疫功能。
文獻指出3,500到4,000年前,大量先民陸續遷徙離台。「搬家時人們一定會帶上最重要的家當,包括糧食種子。」但其中不包括生長在山區的台灣油芒,「就算沿海貿易發展,台灣油芒仍從未離島,最後變成僅存於此的『孤兒作物』。當原住民也開始不吃時,它就不見了。」台灣油芒本就只存在原住民語裡,不吃它也不提它,這個名字從各族語裡逐漸消失。
如今台灣油芒再現,讓國際學術界認為,這或能替氣候異常、人口增長造成的全球糧食危機帶來曙光,大家稱它是「超級作物」,研究開始跨國,技術越界合作。
2019年末Covid-19重創世界經濟,「封鎖」導致糧食供應鏈斷裂,各國忽然陷入新糧食危機,接著後疫情時代來臨,現實令人清醒,人們強烈意識到必須盡快解開超級作物的基因密碼,替「不可知的未來」做準備。
為了耐旱、抗病、防蟲害,「聰明的」台灣油芒在全株三個區域,用不同方式分泌出不同型態的「蠟」。圖為葉鞘上的蠟,一碰觸就會脫落。
邢禹依博士說話輕柔溫婉,專研糧食作物的她,特別關心氣候變遷與全球飢荒問題。研究台灣油芒的過程,她笑稱處處充滿「驚喜」。
稻草堆裡找某根「草」
然而,從「台灣孤兒作物」變為「超級未來作物」之前,「總得先找到活體吧?」跟隨邢禹依近30年的研究助理徐子富打趣地說道。「誰也沒聽過沒見過,又怎麼會知道它多有價值?所以保種和研究是最初目的。」
當時從會議回來後的邢禹依,讓因多年田調而熟悉原住民部落的徐子富,在繼續尋找旱稻優種的過程,「順道」找看看這個「孤兒」。「找到算賺到,就算一直沒找到,總是比一無所知來得好。」絲毫不知自己即將挖到糧食金礦,徐子富靠著植物學家的使命感盡力尋找。
根據英國皇家植物園的紀錄,這個失落的植物最初由愛爾蘭醫生奧古斯汀‧亨利,於1892到1895年間,在台灣屏東天主教萬金教堂附近採集後帶回英國。「科學分類命名的好處,是讓研究者大致知道植物特性。例如Eccoilopus指的是禾本科下的油芒屬。」邢禹依解釋,「要找一種沒見過的植物,只能先靠掌握到的基本資料,大概推論可能的樣貌。」
接下這個任務的徐子富,「先到台大植物標本館碰運氣,結果還真找到了。」然而乾癟枯黃的標本上線索很少,外型很像台灣滿地長的芒草。「幸好標本裡包括它結的穗,這個細節很重要。再加上百年多前它被採集時,是原住民糧食,所以去部落找長得像並且能吃的作物,應該八九不離十。」
兩個人當時不知道的是,回答「能吃」這關鍵的當代原住民早就所剩無幾,而真的吃過、知道怎麼吃的,就更是鳳毛麟角。若是再晚幾年才開始「尋孤」,在遍地都是芒屬植物的台灣,找某種外型神似但細節不同的糧食作物,難度之高堪稱不可能的任務。
與六株台灣油芒相遇的2011年夏末那日,對徐子富來說永遠宛如昨日般清晰。「我到屏東德文部落的目的,是跟魯凱族的vuvu(vuvu為原住民語中的爺爺輩)拿新陸稻種子回來做耐旱研究。」德文部落在八八風災裡遭遇土石流重創,幾百戶人家遷村,只有少部分族人堅守原地,少量農耕。沒人知道,未來全球糧食的希望,百年來一直都在這塊土地上無聲生長。「vuvu遲到,我到處閒晃,累了就在人家門口坐下。接著我看到了它。」徐子富簡潔的敘述中,看似無章的因果,存在著命運的神秘與強大。「在部落裡看到很像的,我總是會記得問問。」
有問有希望。人口銳減、農耕倒退的德文部落,相比起遷徙後繼續農耕的部落,機會更渺茫,但看到相似的植物,徐子富鬼使神差問出口:「那是能吃的嗎?」農地主人武ina(ina為原住民語中的阿姨輩)的回答,讓從原住民餐桌上消失數十年的孤兒作物「台灣油芒(原住民語多似「蘆麥」,lumaj」不但重見天日,更作為「台灣特有種」成為國際糧食的未來希望。
開花結穗期的整片台灣油芒,確實跟芒草極為相似。不同的是,根據品種,台灣油芒的穀粒和穗頸最少有五種、甚至更多顏色,看起來另是一番美景。(徐子富提供)
採收後的台灣油芒容易保存,只要綑成一束一束,收在倉庫裡,需要時再拿出來取下要食用的穀粒數量進行處理,十分方便。
解開台灣油芒之謎
生物歷經物競天擇,強者生存,弱者淘汰。自然條件往往迫使生物為了生存、適應而演化,雖然幾千年來被馴化後的台灣油芒是糧食,但既然不再食用了,為何魯凱族武家還特地種那幾株台灣油芒?對此,徐子富解釋:「武ina說祖先傳承有交代,這是傳統農作物,不管吃不吃,就算只用一小塊地,也要繼續種。」這番話感動徐子富,邢禹依聽他轉述,也不禁感慨先民智慧真是深遠,連「保種」都替後代想到了,留下了希望。
找到「第一代」台灣油芒後,邢禹依帶領團隊展開長達近八年的研究。她從生理學來看,「縱切葉片看構造,認出維管束很靠近的C4植物特徵時,心裡的驚喜難以言喻。」後來陸續在台灣四個部落,又發現了穀粒與穗頸顏色不同的台灣油芒,「也就是說,它還在持續變異。」
先民的馴化結果很明顯,「糧食作物從野生種馴化成栽培種,要最先改善『會落粒』,再來就『會彎腰』。野生稻馴化為栽培稻也一樣。」專研水稻的邢禹依,對此非常了解。「讓作物由散生株型改為直立株型,結穗時不會落粒,提高種植密度和可食用量。」
台灣油芒穀粒最外層包覆著絨毛,葉鞘上滿佈白色粉末,這使得它的外型很像芒草。芒草也是C4植物,強勢生長遍布台灣,增加當初尋孤的難度。「舂穀脫殼的過程,絨毛滿天飛,造成皮膚發癢。而且穀粒不大,不像稻米容易吃飽,口感還稍硬。」原住民告訴邢禹依,逐漸不食用台灣油芒的原因,「後來貿易發達,買米還比較簡單,口感又好。」
透過氣相層析儀,邢禹依團隊發現葉鞘白粉是純度很高的固體蠟,而觸摸穗頸的滑膩感,則是液體蠟,全都是表皮細胞不斷分泌出來的「油」,也就是脂肪類。「陸生植物表面都有蠟,以防止水分蒸發。但像油芒植物『長頭髮』般持續分泌蠟,非常少見,只有某些沙漠植物有這個特性。」無論野生還是特有種,油芒分泌蠟的方式,讓它極為耐乾旱、抗病蟲害,是非常「聰明」的植物。
徐子富從德文部落帶回「首代」台灣油芒,種在中研院植微所的走入式成長設備裡。當時誰也不知這些台灣特有種,會成為糧食危機的新希望。
營養高、油脂豐富的台灣油芒,非常適合作為「加分」成分。徐子富與德文部落合作,進行商品多元化,從混合米飯、麵條、肥皂到調味料,未來希望開發無麩質甜點。
逆境也能長!全球永續農業候選者
「台灣油芒首要優化的部分,是改變它的日長敏感度,控制生長期,提高年獲次數。」優化台灣油芒,邢禹依進行跨領域合作,跟「毛豆先生」周國隆、「台灣牧草專家」陳嘉昇,以及「原住民糧食研究先鋒」陳振義,一起著手進行育種改良。
「育種主要分兩方向:人吃的,穀粒要變大變多;動物吃的,整株磨碎後口感要好。希望透過改良讓台灣油芒有更高價值。就像玉米,因為它的莖可直接當飼料,提高了經濟價值。」邢禹依用農業科技研究奠基,期望挖掘出台灣油芒所有優勢,讓實作改良端的專家們幹勁十足。
「不負眾望,台灣油芒果然全株可用,而且不含麩質。」育種改良的合作,從第一代一路培育到現今第八代,食用的穀粒變大、增多外,更大幅減低穀粒「空包彈」比例,邢禹依補充,「飼料用台灣油芒纖維很細緻,連兔子都喜歡吃。」
身為強勢作物的台灣油芒很野,很難馴化,「但台灣先民解決了最困難的部分,加上原有的優勢條件,讓人期待台灣油芒強大的潛力。」宛如草原民族遇到野生汗血寶馬般,邢禹依的研究成果一出,引起國際學術界關注,紛紛動用資源提供技術,「這個『未來』,還包括成為生質能源,因為台灣油芒全株油脂含量十分豐富。」
過去農業發展講求快速、高產,過度消耗環境的承受力,全球氣候變遷與土壤弱化,再加上Covid-19凸顯「仰賴進口」的問題。如何提高各國營養來源的食物自給率?「永續農業」成了核心問題。
台灣油芒適合成為永續農業的候選者嗎?身為嚴謹治學的科學研究者,邢禹依謹慎地思索後,點了點頭:「我認為是的。雖然尚未有時間進行實驗(大概需要三到五年),證明台灣油芒在一塊土地重複種植,是否會傷地力。」她眼睛裡帶著光,「但是它不挑環境,不挑氣候,好生長。能適應惡劣條件與貧瘠土壤,是強項。」如果人類能與野性很強的台灣油芒「好好合作」,必能為糧食危機提供有效解答。
以前想吃台灣油芒,得用傳統方式舂穀去除外殼再過篩,這可是件苦差事,穀粒上特有的絨毛會滿天飛,讓人渾身發癢。
屏東三地門鄉的德文部落,好山好水好景色。頭一批被徐子富發現,帶回研究室的台灣油芒,百多年來一直靜靜地生長在這裡。