老葉的植物王國

  圖片來源：Scientific Reports 植物的睡眠運動（Nyctinasty）似乎是專屬於豆科植物的行為，從公元前350年發現後，許多科學觀察發現是因為葉片基部的葉枕（pulvinus）膨脹或萎縮，造成葉片張開或關閉。 先前的研究發現，一個稱為JAG（12-Hydroxyjasmonic acid glucoside，12-羥基茉莉酸苷）的分子，可以使得雨樹（ Samanea saman ）葉柄上面的葉枕細胞失水萎縮，於是葉片就閉起來了。但是到底JAG是如何作用的，直到最近的研究發現才逐漸明朗。 研究團隊以螢光偵測到，當JAG作用在葉枕細胞上，葉枕細胞會產生自由基（ROS，reactive oxygen species），接著葉枕細胞就萎縮。 研究團隊發現，JAG只對葉柄上面的葉枕細胞有作用，對葉柄下面的葉枕細胞完全無效。不過，要葉枕細胞失水萎縮，還需要鉀離子幫浦的作用。 參考文獻： Yang, G., Ishimaru, Y., Hoshino, S. et al. 12-Hydroxyjasmonic acid glucoside causes leaf-folding of Samanea saman through ROS accumulation. Sci Rep 12, 7232 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-11414-2

  圖片來源： Current Biology 有些植物會進行睡眠運動：晚上葉片閉合、白天葉片開啟。這樣的行為目前知道是因為葉片基部的葉枕（pulvinus）的細胞裡的光敏素（phytochrome）感應到紅光，造成氫離子、鉀離子的流動所造成的。葉枕在葉片基部的上面與下面都有，當上面的葉枕因為感應到紅光而造成氫離子流出，導致鉀離子通道開啟而使得鉀離子流入，水分跟著流入葉枕的細胞，葉枕就膨脹，於是葉片就打開了（葉片下面的葉枕再同一時間會發生相反的事情）。 植物到底在什麼時候開始出現睡眠運動的？這個問題能不能從化石證據去回答呢？最近中國與瑞典的研究有了有趣的發現。 他們發現在兩種巨翅目（Gigantopterids）植物的化石葉片上，出現了對稱的咬痕。 在現生的植物中，類似的咬痕也會出現在植物的葉片上，而這樣的咬痕代表了昆蟲在葉片閉合的時候啃咬植物的葉片。由於這兩種巨翅目植物的化石可以回溯到兩億五千兩百萬年前，這也就意味著在那個時候，植物已經出現睡眠運動這種行為了。 參考文獻： Zhuo Feng et al. Specialized herbivory in fossil leaves reveals convergent origins of nyctinasty. Current Biology, published online February 15, 2023; doi: 10.1016/j.cub.2022.12.043