光與溫度：控制植物葉片發育的看不見的手

圖片來源：New Phytologist

植物的葉片是其主要的光合作用器官，其形態和結構對於光合作用非常重要。但你知道嗎？葉片的發育和形狀竟然受到光線和溫度的細微調控！

研究團隊使用了阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana），一種很受歡迎的模式植物，來研究其葉片的生長和發展如何受到環境光線和溫度的影響。這篇研究顯示了這些外部因素如何影響葉片的生長。

光線不僅提供能量，還作為一種信號，影響葉片的形狀和大小。例如，當植物感受到陰影時，它會調整葉片的生長，以便更有效地捕捉光線。

溫度的變化也會影響葉片的發展。在不同的溫度下，植物的葉片會展現出不同的生長模式，以適應環境條件。

葉片在頂端分生組織（SAM，shoot apical meristem）開始發育。光線透過光受器以及光合作用產物來促進葉片的形成。例如，光合作用衍生的糖或由光敏素（phytochrome）和隱花色素（crypyochrome ）感知的光能活化家族轉錄因子WUSCHEL，從而促進幹細胞命運。

與充足日照相比，低紅光/紅外光比例會促使葉柄延長並抑制葉片擴展，造成葉片長得細細長長的。隱花色素在藍光減少時也會導致葉柄伸長。

光線通過提高關鍵基因如STOMAGEN和SPEECHLESS（SPCH）的表達，來促進氣孔的形成。在光照下，光敏素和隱花色素促進氣孔發育，而在陰影下則抑制氣孔發育。

高光照下的植物與低光照下的植物相比，葉片更厚。這是由於葉肉細胞（mesophyll）細胞數量的增加和不規則擴展，增加了這些條件下的光合作用能力。隱花色素和光敏素調節這些早期細胞擴展的過程。

陰影和溫暖的溫度會導致葉片角度抬升，這是通過葉柄表皮的不均勻細胞擴展造成的。葉柄的伸長是由低紅光/紅外光比例在局部感知而觸發的，而葉片的高揚則是對遠處葉尖中感知的陰影的反應。

這項研究顯示了植物如何通過調整葉片的生長來應對環境（光線與溫度）變化。這不僅增進了我們對植物生物學的理解，也為農業和環境管理提供了寶貴的資訊。

參考文獻：

New Phytologist - 2023 - Legris - Light and temperature regulation of leaf morphogenesis in Arabidopsis. 240: 2191–2196 doi: 10.1111/nph.19258

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