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          植物也會運動嗎?科學家有了新發現!

          中國科普博覽
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          中國科協、中科院攜手“互聯網+科普”平臺,深耕科普內容創作
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          出品:科普中國

          作者:石霧遙(生物學博士)

          監制:中國科普博覽

          我們生存的世界因為花草樹木等各類植物的存在而變得五彩繽紛。與人一樣,花草樹木也是有生命的,而生命在于運動。

          你能想到平時看到安靜生長的植物也有它們自己的運動方式么?最近發表在《國家科學評論》(National Science Review)雜志上的研究表明植物也能自己運動,而它們的運動與它們自身內部的細胞組成有關。

          植物

          (圖片來源:Veer圖庫)

          收縮細胞:植物運動行為的新發現

          細胞是生物體基本的結構和功能單位,是維持生命活動的最根本部分。植物細胞一般由細胞壁、細胞膜、細胞器、細胞核等組成。近期,我國科學家發現了一種全新的細胞類型,即充滿水敏性粗面內質網的收縮細胞,它與常規的細胞不同,直接決定了植物能自己運動這一行為。

          植物細胞結構

          (圖片來源:Veer圖庫)

          斑葉草是一種隸屬于苦苣苔科的植物,其葉子上有斑紋形狀,外觀較奇特,它們的生長周期較短,植株矮小,能夠自花授粉。此外,它也具有清熱燥濕,解毒消腫等較強的藥用價值。因此,斑葉草通常被植物學家們用來廣泛研究。

          斑葉草

          (圖片來源:Veer圖庫)

          植物一般不能發生自主運動,但是植物學家在研究斑葉草的過程中,卻發現斑葉草的柱頭在接觸水后具有自發運動的特性。

          為了探索原因,科學家將斑葉草的柱頭進行了解剖分析。在顯微鏡下發現,斑葉草的柱頭由乳頭細胞、維管束、薄壁細胞和背面表皮組成。而它們的維管束上竟有高達10層的細胞,占了層板厚度的一半。

          在柱頭接觸水呈現開放和閉合狀態時,這些細胞的形態存在著明顯差異。由此可見,這些細胞的本質是區別于薄壁細胞的,植物學家將其定義為收縮細胞。

          斑葉草柱頭的開閉狀態圖

          (A)柱頭解剖圖,(B)柱頭正面,柱頭的上部閉合,下部展開,向外側開成60o角,(C)正面閉合柱頭,(D)柱頭背面,(E)柱頭側面,(F)開和(G)閉柱頭的縱向解剖切片,(H)開和(I)閉的部分切片放大圖)

          (圖片來源:參考文獻[1])

          借助冷凍電鏡對收縮細胞進行表征,顯示這些細胞內部呈現網狀結構,與常規的細胞不同,細胞核在細胞的邊緣而非中心。

          當柱頭吸水時,收縮細胞的體積會加大,形態上與初始狀態相比會拉長超過八倍,說明收縮細胞內部有對水敏感的物質,接觸水后這種膨脹的行為使細胞體積擴大,這與柱頭的伸長和收縮運動是緊密相關的。

          同時,借助于電鏡和熒光實驗對細胞進一步分析,顯示細胞的網狀結構的本質是粗面的內質網,網狀結構上嵌有核糖體。此外,實驗觀察到斑葉草的柱頭在開合運動時,收縮細胞也會隨著運動,由此可見,兩者是緊密相關的。

          收縮細胞結構

          (A-H)冷凍與透射電鏡下的(A-D)收縮細胞和(E-H)薄壁細胞,熒光實驗表征(I、J)薄壁細胞和(K、L)收縮細胞,(M)細胞的熒光信號,(N-Q)柱頭開合運動

          (圖片來源:參考文獻[1])

          會動的植物其實有很多!

          會動的植物遠不止上面所提到的斑葉草,實際上,很多我們生活中常見且無比熟悉的植物也是“運動員”。

          向陽而生,是我們對向日葵的常規認識。由于太陽光照射會直接影響向日葵內部的生長素分布情況,進而影響細胞生長情況。因此,為了更好地接受到太陽輻照的光線,向日葵會隨著太陽運動。

          向日葵

          (圖片來源:Veer圖庫)

          含羞草我們都不陌生,當我們觸碰到它們的葉子時,由于受到外界的刺激,它們的葉柄會下垂,進而合并上葉子。過了一段時間后,它們的葉子又會自己打開,恢復原狀。

          之所以存在這樣的運動,是和它們葉子上下部分的細胞結構有關,上部的細胞壁更厚且細胞更密,下部的更薄且細胞分布更疏。因此在外界刺激之下,下部的細胞透性快速加大,葉子便會下垂閉合了。

          含羞草

          (圖片來源:Veer圖庫)

          除了向日葵和含羞草之外,6、7月份公園隨處可見盛開的合歡花也會運動。在白天時,合歡花會在草叢中肆意綻放,但一到夜間便會悄悄地閉攏,這與它們的感夜性有關。當它們感受到外界光線的變化時,便會隨之發生運動。

          合歡花

          (圖片來源:Veer圖庫)

          結語

          世界之大,不同的生命都有獨特之處,會動的植物是不是讓你的眼前一亮?

          找一個寧靜的午后,伴著和煦的陽光和輕柔的微風,觀察這些綠意的悄然變化?;蛟S在觀察中,你就能漸漸走入生物變化的奇妙大門。

          參考文獻:

          [1]Yin-Zheng Wang and others, A new type of cell related to organ movement for selfing in plants, National Science Review, Volume 10, Issue 9, September 2023, nwad208.

          [2]劉柏玲.斑葉草(Chirita pumila)遺傳轉化體系的建立[D].中國科學院大學,2013.

          [3]孫智敏.植物運動探因[J].化石, 1997(1):2.DOI:CNKI:SUN:HSZZ.0.1997-01-016.

          內容資源由項目單位提供

          評論
          無限探索者
          大學士級
          我們生存的世界因為花草樹木等各類植物的存在而變得五彩繽紛。與人一樣,花草樹木也是有生命的,不同的生命都有著自己獨特的運動形式。
          2023-09-21
          農家娃
          貢士級
          世界之大,不同的生命都有獨特之處,會動的植物是不是讓你的眼前一亮?
          2023-09-12
          xmx祥
          少傅級
          生命在于運動,運動是絕對,植物也念運動!植物也在運費!靜止是相對的!
          2023-09-13
          韩国女主播裸奶头大尺度,久久久精彩视频,欧美99综合网,国产一级二级三级视频
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