老葉的植物王國

  有翅與無翅的種子。圖片來源：論文 在大自然裡，生物通常會發展出一些特別的本領，幫助牠們更好地生存。想像一下，如果某個動物長出了能飛的翅膀，但這對它生活沒有幫助，那麼這個特徵可能很快就不會再出現了。 我們通常認為植物的種子長翅膀是為了讓它們能像風箏一樣飄得更遠，好在更廣闊的地方生長。但是，有一種叫做 Anacyclus clavatus 的植物，它的情況有點特別。這種植物有時候會長出有翅膀的果實，有時候又長出沒有翅膀的。而且，沒有翅膀的種子需要更長的時間才能發芽。這讓科學家們很好奇，他們開始想，這些翅膀除了幫助散播種子以外，是不是還有其他用途呢？ 科學家們先測試了這些果實吸水的速度。他們發現，有翅膀的果實吸水的速度和量都比沒有翅膀的要快要多。然後，他們嘗試了兩種方法：一種是切掉翅膀，另一種是用石蠟封住翅膀來防水。他們發現，封住翅膀的話，種子發芽的時間會從不到5天延長到25到30天，但是切掉翅膀對發芽時間影響不大。這意味著翅膀不僅能幫助種子散播，還能增加種子和水的接觸，幫助種子更快發芽。 接下來，科學家們用一種叫聚乙二醇（PEG）8000的物質，改變了果實吸水的條件，設定了四種不同的水勢環境，從0到–1.5 MPa。他們發現，在水分比較少的環境下，沒有翅膀的果實的種子發芽會明顯延遲，而有翅膀的果實的種子則幾乎不受影響。 此外，科學家們注意到沒有翅膀的果實的果皮比有翅膀的果實的果皮要厚。所以他們在果實的頂部切了一個小口，讓水分更容易被吸收。他們小心地用手術刀切開果皮，但不碰到胚胎或翅膀。切開果皮後，他們也有確認大部分的胚胎沒有受到損傷。實驗結果發現，這樣做能顯著提高種子的發芽率，這表明果皮的厚度可能會影響種子吸水和發芽。 通過這些實驗，科學家們發現， Anacyclus clavatus 的果實翅膀在種子發芽的過程中扮演了很重要的角色，尤其是在幫助種子吸收水分方面。這項研究打破了我們以前的看法，即果實的翅膀只是用來幫助種子散播。科學家們現在認為，翅膀在種子發芽和幼苗建立的過程中也可能有重要的作用。 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或直接閱讀論文   參考文獻： Torices R, DeSoto L, Cerca J, Mota L, Afonso A, Poyatos C. Fruit wings accelerate germina...

  有翅與無翅的種子。圖片來源：論文 生物演化出種種機制來幫助自己，或者說，就算它產生了什麼新的機制，如果對它的生存沒有幫助的話，這樣的新機制大概很容易就會被淘汰。 通常我們看到植物的種子有翅膀（wing），大概都會認為是一種幫助種子散播得更遠的裝置。 但是，有一種菊科植物 Anacyclus clavatus ，它會產生有翅與無翅的果實。一開始產生的是有翅的，後來產生的是無翅的。由於無翅的種子發芽的時間比較長，就讓研究團隊感到好奇：莫非這種植物的翅膀有其他的功能？ 研究團隊先測試果實的吸水速度。測試發現，有翅的果實比無翅的果實吸水速度更快，量也更多。接著，他們透過切割翅膀或用石蠟封閉翅膀來防水。結果觀察到封閉翅膀會延遲種子發芽（從小於5天到25-30天），而切割翅膀則對發芽時間沒有顯著影響。這意味著翅膀不僅有助於種子的散播，還可能通過增加與水的接觸面積來促進種子發芽。 接著研究團隊以不同濃度的聚乙二醇 (PEG) 8000修改了果實的水勢 (ψ)，來觀察種子發芽的情形。他們使用了四種水勢環境，0、-0.5、-1.0、–1.5 MPa 。在降低水勢的條件下，無翅果實的種子發芽受到了顯著延遲，而有翅果實的種子幾乎不受影響。 研究團隊注意到，無翅果實的果皮顯著比有翅果實的果皮厚。於是他們在果實的遠端上部輕微切開果皮，以促進胚胎吸水。研究團隊以手術刀切開果皮，但不接觸胚胎或翅膀。進行胚胎切割後，通過四氮唑試驗（Tetrazolium test）確認了大多數胚胎沒有受到果皮切割的損傷。實驗結果發現，實驗性開放果皮可以顯著增加種子的發芽概率，這顯示果皮的物理屏障可能影響種子的吸水和發芽。 這些結果顯示， Anacyclus clavatus 的果實翅膀在種子的發芽過程中扮演了重要角色，特別是在促進水分吸收方面。這項研究挑戰了果實翅膀僅用於散播種子的傳統觀點，並提出了翅膀在種子發芽和幼苗建立過程中也可能有重要作用的新觀點。 參考文獻： Torices R, DeSoto L, Cerca J, Mota L, Afonso A, Poyatos C. Fruit wings accelerate germination in Anacyclus clavatus. Am J Bot. 2024 Jan 21:e16272. doi: 10.1002/...