老葉的植物王國

  Borderea pyreneica. 圖片來源： 網路 想像一下，如果你是一隻硬殼蛤蜊或者格陵蘭鯊魚，你已經是地球上最長壽的動物之一了。但是，這還比不上某些樹木的壽命。有大概100種樹木能活得比這些長壽的動物還要久，而且大約有30種樹木甚至能活過千年！有一棵樹叫做「瑪土撒拉」，是刺果松的一種，它的年齡幾乎有5000年。還有，在美國猶他州的潘多森林裡，有47000棵美洲山楊組成的一大片樹林，人們相信這片樹林已經存活了超過14000年。 不只是木本植物能活這麼久，庇里牛斯山上的一種植物叫做 Borderea pyreneica ，它的地下部分——塊莖，也能活上300年。 植物的壽命這麼長，主要是因為它們的生長方式和防禦機制特別。植物的生長中心叫做分生組織，包括芽頂分生組織和根頂分生組織。這些地方有一些特殊的細胞，就像是植物的幹細胞，它們可以不停地分裂，讓植物不斷地生長出新的部分。而且，植物很擅長修復自己的DNA，這樣就能防止因為基因出錯而生病或者死亡。 但是，植物在長大的過程中也會遇到一些挑戰。比如，植物的細胞分裂越多，就可能累積越多的小錯誤，也就是突變。這些突變可能會影響植物的健康和繁殖能力。植物有一種生長方式叫做模塊化生長，意思是植物的身體由很多小部分組成，這些小部分可以獨立生長。如果有些部分受損了，植物可以用其他健康的部分來替換它，這樣植物就能適應各種不同的環境。 所以，植物之所以能活這麼久，是因為它們的生長方式特別，能夠修復自己，也能適應環境的變化。這真是自然界中的一個奇跡！ 想瞭解更多嗎？請看 完整版 或直接閱讀論文   參考文獻： Volkava D, Riha K. Growing old while staying young : The unique mechanisms that defy aging in plants. EMBO Rep. 2024 Jan 26. doi: 10.1038/s44319-024-00062-4. Epub ahead of print. PMID: 38279018.

  Borderea pyreneica . 圖片來源： 網路 最長壽的動物大概就是硬殼蛤蜊與格陵蘭鯊魚，但是有大約100種樹木的壽命可以輕鬆地超過牠們；更不用提有大約30種樹木可以存活超過一千年。最長壽的樹木是被稱為「瑪土撒拉」（Methuselah）的刺果松，其年齡接近5000年。另外，在美國猶他州的潘多森林（Pando Forest），是個由47000個美洲山楊（ Populus tremuloides ）所組成的群體，據信也已經存活超過14000年了。 而且，並不是只有木本植物才能活這麼久。在庇里牛斯山的 Borderea pyreneica 的塊莖，也被認為已經存活300年了。 在我們眼前的大自然中，植物以其驚人的壽命和對環境的持久適應能力，展示了生命力的極致。 從單一種子中誕生的巨大森林，到能夠經歷數千年季節更迭的古老樹木，以及年年歲歲都從土中萌芽茁壯的薯蕷，植物的生命週期和發育策略向我們顯示了生物學上一些最引人入勝的奧秘。到底為什麼植物能活這麼久呢？ 植物生長和發育的核心，是分生組織（芽頂分生組織和根頂分生組織）。這些組織包含具有高度多能性和分裂活性的幹細胞，能夠透過一系列精確調控的信號途徑，不斷地進行有序的細胞分裂和分化，形成植物的各種組織和器官。分生組織的動態平衡和發育受到細胞周期調控、植物激素信號、以及基因表達調控網絡等多重因素的精細調控。所有植物器官（包括生殖結構），都是由分生組織持續增殖形成的。只要分生組織保持活躍，植物就可以繼續長大。 植物的長壽也與其在遺傳穩定性和對突變防範方面的獨特機制密切相關。植物細胞具有一套嚴密的基因組監控系統，能夠有效檢測和修復DNA損傷，確保細胞功能的完整性和基因組的穩定。此外，植物幹細胞的分裂頻率相對較低，特別是在分生組織的中央區域有一小群細胞是靜止或非常慢速分裂的幹細胞，這有助於降低DNA複製過程中由於DNA聚合酶的錯誤而導致的突變累積。這一分裂模式在生物學上稱為「非交換性分生組織分裂」（anticlinal meristematic division），它不僅有助於保持遺傳穩定性，還能在長期內支持持續的生長和發育。 儘管有這些保護機制，多年生植物在其漫長的生命週期中仍可能面臨細胞分裂過程中累積的突變壓力。近期的研究表明，雖然這些突變累積可能影響植物的生理功能和繁殖能力，但對於...

  阿拉伯芥。圖片來源：維基百科 生老病死是自然循環，植物自然也不可能逃過。最近的研究發現了一個小分子肽具有抗衰老的作用。 研究團隊從以突變株集合中找到了 CLE42 這個基因。 CLE42 會產生一個小分子肽，當它被剔除時，植物的衰老會加速；相反的，過量表現 CLE42 則會使得植物衰老速度減慢。 將 CLE42 所產生的12個胺基酸的小分子肽施用在植物上，也會延緩植物衰老的速度。 進一步的研究發現， CLE42 會抑制乙烯的合成；研究團隊發現， CLE42 過量表現會造成 EBF 的累積，接著就會去抑制 EIN3 的功能。研究團隊也發現 EIN3 缺失或 EBF1 高量表現，都可以抑制因缺少 CLE42 所產生的衰老性狀。 或許可以藉由調整植物的 CLE42 表現，來延緩植物的衰老，讓植物的可利用性更高。 參考文獻： Zhang, Y., Tan, S., Gao, Y., Kan, C., Wang, H.-L., Yang, Q., Xia, X., Ishida, T., Sawa, S., Guo, H. and Li, Z. (2022), CLE42 delays leaf senescence by antagonizing ethylene pathway in Arabidopsis. New Phytologist. Accepted Author Manuscript. https://doi.org/10.1111/nph.18154