【開放資料應用案例分享】雷公根（積雪草）的全球栽培前景：基於當前及未來氣候情境的生態位模型方法

照片作者：Hsiengan Huang（CC BY-NC 4.0 International）

雷公根（積雪草）的未來農場：從生態棲地模型看氣候變遷下的全球種植潛力

小時候，你是否玩過草藥遊戲，一個人假裝腳受傷了，另一個人假裝自己是醫生，隨手拔起田間的野草，搗搗搗碎碎碎以後，再塗抹到腳上，然後傷口就好了！而這不起眼的草，可能還真的有很大的用途，也是今天要跟大家介紹的 - - 雷公根（Centella asiatica）。名字之所以叫「雷公根」，據說是因為在打雷下雨後，就會噗嚕噗嚕快速的長出來，這是因為雷公根喜歡潮濕的環境，而打雷時會將空氣中的氮氣轉為氮化物一起帶入土壤中，補充了養分又有雨水，也難怪農民會說：雷雨後，萬物生！

研究顯示，雷公根具有多種藥理活性，包括：促進傷口癒合、抗發炎、抗氧化、神經保護作用、改善警覺性、緩解憤怒情緒、抗焦慮等功能，同時也因其抗氧化特性而受到喜愛，能幫助保護皮膚免受環境壓力和衰老跡象的影響。也因此，它在美容和健康產業中的受歡迎程度急劇上升，成為面霜、精華和面膜等產品中備受追捧的成分。

雷公根中最重要的組成是三萜類化合物（Centelloside) ，包括積雪草苷 (Asiaticoside) 、羥基積雪草苷 (Madecassoside) 、積雪草酸 (Asiatic acid) 和羥基積雪草酸 (Madecassic acid) 等，這些成分被認為是雷公根具有多種藥理活性的主要原因。

https://doi.org/10.1016/j.jafr.2024.101380
這篇論文發表在 Methods in Ecology and Evolution。

▍研究目的

雖然雷公根適應力強，可以在多種環境下生長，但這並不代表所有地區都能生產出高濃度的Centelloside，也因此這篇研究目的在找出最適合種植出高濃度雷公根的區域與種植條件，以提高產量、降低成本，並確保可持續發展。

▍資料來源

本篇研究中使用了許多開放資料，首先從GBIF中取得雷公根的出現紀錄，作為模型校準的依據，並系統地搜尋了線上學術資料庫（Web of Science、PubMed、Google Scholar），以獲取雷公根高濃度Centelloside的出現記錄。

溫度、降水和太陽輻射等氣候變數會顯著影響雷公根的產量和Centelloside的濃度，因此考量氣候變遷的環境影響，本篇研究使用世界氣候資料庫 (World Climate Database )獲取了不同的生物氣候變數和太陽輻射資料，再從世界土壤資訊 (ISRIC World Soil Information) 得到土壤因子的資料，並將兩種資料整合到生態棲位模擬，使用了四種共享社會經濟路徑（Shared Socio-economic Pathways, SSPs）來模擬不同的氣候情境，並預測未來 20 年適合種植雷公根的區域。

圖A：GBIF 上雷公根的出現那紀錄分佈
圖B：分佈預測模型所計算出的全球雷公根分佈

收集了 13,666 筆雷公根的全球分布資料，包括高濃度 centelloside 的物種記錄。
模型構建的環境變數：
✅ 土壤變數（Soil variables）：包括土壤的特性和條件。
✅ 太陽輻射（Solar radiation）：光照對植物生長的影響。
✅ 生物氣候變數（Bioclimatic variables）：與溫度和降水相關的氣候因子。
✅ 生態位建模（Ecological niche modeling）：基於上述數據，建構出適合雷公根栽培的生態位模型。

模擬結果：
全球適合栽培的區域（左下黃色框）：針對整株雷公根，顯示目前和未來氣候條件下全球潛在栽培區域。
高濃度代謝物的適合區域（右下綠色框）：顯示目前適合栽培高濃度雷公根的地區，集中在南亞和東南亞。

▍結論

由於部分地區缺乏足夠的數據，高濃度的Centelloside目前僅限於南亞和東南亞。本研究為雷公根的商業化種植提供了多樣的參考依據，透過結合氣候因子和土壤變數，預測了目前和未來氣候條件下適合種植雷公根的區域，並強調在選擇種植區域時需要考慮Centelloside濃度與產量。未來研究應進一步完善模型，並結合田野試驗，以進一步優化雷公根的種植策略，實現其藥用價值的最大化。

▍關鍵詞

Centella asiatica 雷公根（積雪草）
Functional plants 功能性植物
Species distribution 物種分布
Precise agriculture 精準農業
SDG 永續發展目標
Climate change 氣候變遷
Centelloside 功能性代謝物
Ecological Niche Modeling 生態棲位模擬
Bioclimatic variables 生物氣候變數

▍引用

Lin, P.-C., Chiang, T.-Y., Chen, M.-L., Hsu, T.-W., Gean, P.-W., Cheng, S.-T., & Hsu, Y.-H. (2024). Global prospects for cultivating Centella asiatica: An ecological niche modeling approach under current and future climatic scenarios. Journal of Agriculture and Food Research, 18, 101380. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2024.101380