[周昌弘] 研究植物相生相剋作用的先驅者
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周昌弘院士於2021年7月份的“相生相剋作用期刊”(Allelopathy Journal) 發表了一篇標題為“Pioneers of Allelopathy: XIX. C.H. Chou”的專文，文內分享了他從個人生活、教育到建立植物相生相剋研究的歷程以及他對生態系統的保護和增進人類福祉的熱情。周院士目前是中央研究院植物暨微生物研究所(植微所)的通訊研究員。他曾任職植微所(原植物學研究所)研究員及所長，並當選為中央研究院院士。周院士與相生相剋作用相關的研究緣起於碩士班時期研究甘蔗根部的植物毒性物質，此後50多年來一直致力於相生相剋作用(allelopathy，又稱化感作用)和相生相剋化合物(allelochemical)的研究，是國際間研究植物相生相剋作用的先驅者之一。周院士深入研究台灣的植被，探索自然界和農業生態系統的相生相剋作用機制，致力於發展永續農業。他傑出的科學成就深受國內外學界的肯定，並獲得多項學術獎項和榮譽，包括當選為世界科學院士(1993)、中央研究院院士(1994)，以及國際相生相剋作用基金會終身成就獎(2009)。
相生相剋作用是指生物向環境釋放有機化合物(相生相剋化合物)，藉以對附近的生物產生有益或有害的影響。相生相剋化合物的種類繁多，主要是生物的次級代謝物，透過浸出、根系分泌物、揮發或殘留物分解作用向環境釋放出來。在周院士的研究生涯中，他及其研究團隊發表了超過 300 篇研究論文，對研究自然和農業生態系統相生相剋作用的機制有極大的貢獻，同時，也為其在農業和醫藥的應用上提供了新的見解。以下摘錄周院士在此領域的卓越貢獻。
＊自然和農業生態系統的相生相剋作用
周院士考察了整個台灣的植被後，發現了自然生態系統中許多重要的相生相剋作用現象及其相關的相剋物質，例如：(1)優勢現象：部分芒屬植物和許多草本植物在棲地上具有純林現象；(2) 在特定植物樹冠層下的植物物種具有獨特的相生相剋模式，包括特定的雜草無法於特定樹種的樹冠層下生長；樹冠層底層物種的多樣性相對較低；或是在樹冠層下是裸露的區域，完全沒有底層植物的生長。通過結合田間、溫室和實驗室研究，周院士及其研究團隊發現，不同的植物物種會產生各種相生相剋物質，藉以影響樹冠層下植物物種的種類及生長。例如，銀合歡樹 (Leucaena leucocephala) 會產生一種叫做含羞草鹼(mimosine)的生物鹼，它對許多草類或木本植物都具有毒性，銀合歡樹藉此與其他植物物種競爭生長棲地。此外，周院士也解釋了台灣杜鵑 (Rhododendron formosanum) 純林現象的機制，這是由相剋化合物兒茶素(catechin)與土壤微生物假單胞菌(Pseudomonas spp.)相互作用引起的。假單胞菌在土壤中，將兒茶素轉化為半衰期更長、對其他植物物種毒性更強的原兒茶酸(protocatechin)，抑制其他植物的生長，從而形成台灣杜鵑的純林。
＊相生相剋作用在農業生態系統中扮演的角色
周院士的主要貢獻之一是他揭示了相生相剋作用對二期稻作以及單一作物連作的影響。他發現自毒作用(autointoxication)是導致二期稻作產量下降的原因。第一期稻作收成後，殘存的稻桿及根在土壤分解，釋放出具有毒性的有機化合物，會抑制二期稻作幼苗的生長及產量。對於單一作物的連作問題，除了自毒作用外，相剋化合物與土壤微生物的相互作用也增強了相剋化合物的毒性，造成單一作物的連作障礙。除此之外，周院士及其研究團隊也證明了在不適當的環境下，相剋作用也會增強，藉以確保優勢植物的生存。
＊相生相剋作用在永續農業中的角色
透過精確的農業管理，並減少合成化學物質的使用，可逐步實現永續農業的目標。由於相剋物質是具有植物毒性的天然產物，利用這些物質來替代合成除草劑，可為永續農業帶來進一步的發展。此外，在同一土地上先後種植兩種或多種作物的間作系統中，利用相剋作用的知識來選擇合適的間作植物，以維持土壤相的平衡，也為精確的農業管理提供了一個優良的系統。
＊相生相剋化合物在生物醫學研究的應用
除了在永續農業中的應用外，許多相生相剋化合物還具有抗糖尿病、抗腫瘤、抗氧化、抗菌、抗發炎等活性，對於開發新的藥物有極大的潛力，有益於增進人類的健康與福祉。
周院士不但科學成就傑出，還致力於學術服務和行政管理。雖然已經從公家機構退休，但他仍繼續致力於教育和科學推廣。 無論是在個人生活或科學生涯，周院士鼓舞人心的勵志之旅，獲得終身成就獎實是實至名歸。
本文由黃念貞博士撰寫，賴爾珉博士編審，周昌弘院士校閱。
周院士專文發表於：
Pioneers of Allelopathy: XIX. C.H. Chou. (2021) Allelopathy Journal 53 (2): 127-152.