在花朵悄悄綻放的背後，花粉們正展開一場艱辛的冒險。這些微小的生命信使，承載著植物的基因希望，卻也無比脆弱，高溫、低溫、

壓力，隨時可能讓它們失去活力。傳統方法難以判斷花粉是否還「活著」，於是科學家啟用了「螢光探針 + 流式細胞技術」的新工具。

結果發現，花粉其實分成兩種性格 : 一種活力四射（高 ROS），準備出發；另一種靜靜潛伏（低 ROS），等待時機。

驚人的是，活力高的花粉，發芽率竟是潛伏族群的 35 倍！但高溫卻會讓 ROS 含量大幅上升，導致花粉發芽率下降約 60%。

在自然界中，植物或許早就想好對策，保留一批低代謝的「備胎花粉」，以防萬一。

當高溫來襲，真正活下來的，可能是那些原本最靜默的那群 ..........

用流式細胞術看見花粉的真實面貌

在開花植物的世界裡，花粉扮演著無可替代的角色。這些看似微不足道的小粉粒，其實是植物進行有性繁殖的「信差」，它們帶著父系的基因訊息，踏上前往雌蕊的旅程。這趟旅程關乎著植物的延續與未來，卻同時也極度脆弱，因為花粉對高溫、低溫等環境壓力極其敏感，稍有差池就可能功虧一簣。為了判斷花粉是否「還活著」、是否「能完成任務」，科學家發展了各種染色法 - 例如 Alexander 染色法和四唑鹽染色法，可以幫助分辨活與死的花粉。然而，這些方法不但費時，有些還具細胞毒性，染色後的花粉無法進行進一步實驗。更麻煩的是，有些染劑在某些植物中可能會「看走眼」，誤判死花粉為活花粉。於是，研究人員開發出一種新方法：使用一種叫做 H2DCFDA 的螢光探針，搭配流式細胞術（Flow Cytometry），可快速而準確地評估花粉的活力。這種探針能夠感應花粉內部是否產生活性氧（Reactive oxygen species，ROS），只有代謝活躍的細胞會產生足夠的 ROS 來啟動螢光訊號，因此也就等於間接判斷出花粉是否還具有生命力。

休眠的備胎花粉

研究中，團隊分析了阿拉伯芥與番茄的成熟花粉，發現花粉竟然分為兩大群體：一群是高 ROS，代表代謝活躍、準備好發芽的花粉；另一群是低 ROS，處於休眠狀態，有些甚至已經死亡。這個發現讓研究人員提出一個耐人尋味的假說：植物可能有意保留一部分低代謝、低 ROS 的花粉，作為對抗環境變化的「保險政策」。當外界條件惡劣，比如高溫來襲時，活躍的高 ROS 花粉容易產生過量的 ROS，導致細胞受損甚至死亡；而這些休眠的「後備軍」則能夠等待更適宜的時機再「甦醒」，完成授粉與受精的任務。這種策略，就像動物界中的「冬眠」，讓部分生物體保留能量與生機，在適當時機再次投入生命的賽跑。

科學應用的無限可能

經由進一步的細胞分選與培養測試，結果顯示高 ROS 花粉的發芽率比低 ROS 花粉高出 35 倍！然而，當花粉遭遇熱逆境（如攝氏35度）時，ROS 含量會大幅上升，導致花粉發芽率下降約 60%。這說明 ROS 不僅是活力的指標，也可能是壓力下導致死亡的「雙面刃」! 更令人振奮的是，這項技術無毒性、可回收使用。也就是說，染色後的花粉依然活著，可以繼續用於人工授粉、品系育種，甚至可以用來篩選出能耐熱的突變株。透過流式細胞術，我們不僅能快速分析成千上萬顆花粉，還能探索花粉在高溫壓力、氧化壓力或抗氧化處理下的反應機制。我們如今開始真正理解花粉在面對自然考驗時的種種策略。就像一場隱形的賽跑，有的花粉提前衝刺，有的則選擇靜候時機。未來，我們可以想像將此技術應用於開發抗熱作物、提升糧食穩定性，甚至解開更多花粉發育與壽命的謎團。

Cite this article

Luria, G., Rutley, N., Lazar, I., Harper, J. F., & Miller, G. (2019). Direct analysis of pollen fitness by flow cytometry: implications for pollen response to stress. The Plant Journal, 98(5), 942-952.

原文連結: https://doi.org/10.1111/tpj.14286