探索木賊屬（Equisetum）植物的水分調節秘密

 

林木賊。
圖片來源：維基百科

木賊屬（Equisetum）是一類非常古老且獨特的植物，屬於木賊科（Equisetaceae），是現存唯一的木賊科成員。這些植物源自遠古時代，可以追溯到古生代的石炭紀，約3億年前。木賊屬植物的特點包括具有獨特的節狀莖構造，莖部明顯分節，每節有一個葉鞘。它們的葉片通常是小的、鱗片狀的，並成環狀排列在莖的節上。所以，有些人會把木賊稱為節節草，但可不能跟節節麥弄混喔！

木賊通常通過孢子繁殖，具有稱為孢子體的特殊結構，孢子體一般位於莖的頂端。有些物種也能夠通過地下莖（根狀莖）進行無性繁殖。它們在全世界有廣泛的分布，尤其是在溼潤和半溼潤的地區。它們對環境的適應性強，可以在從低地到高山不等的各種生態環境中生長。

某些木賊屬植物在園藝中作為裝飾性植物被廣泛種植。此外，它們在傳統醫學中也有一定的應用，例如，被用於治療小傷口和流感等。

總之，木賊屬植物以其獨特的生活史、結構特徵以及對不同環境的強大適應能力，在植物學和生態學研究中佔有重要的位置。

木賊（Equisetum）的英文名稱來自於它的拉丁文學名，其中“Equi-”的意思是“馬”，而“-setum”則是“鬃毛”的意思。這個名字的靈感來自於某些木賊屬植物的外觀，其垂直的莖和從節上生長出的環狀枝條組合在一起，形似馬的尾巴或鬃毛。這種獨特的外觀使得木賊在自然界中非常容易識別，也給予了它這樣富有描繪性的名字。事實上，木賊的英文俗名就是horsetail（馬尾）。

至於中文為什麼叫木賊，我沒有查到什麼資料。本來想問一下ChatGPT，結果他胡說了一大通。

這篇文章的另一個主角是離層酸（ABA，abscisic acid）。離層酸一開始是為了要找與落果的分子而找到的，所以它也有另一個中文名稱叫做脫落酸。雖然一開始被認為跟落果、落葉有關，但是後來的研究卻發現它跟抗旱抗壓比較有關。

在高等植物的研究可以發現，植物在缺水時會分泌ABA，如果水分狀況沒有改善，就會製造更多ABA來讓氣孔持續關閉。氣孔是植物葉片上的小孔，由兩個護衛細胞形成，對植物的氣體交換至關重要。

但是ABA並不是對所有植物的氣孔都有效。最近有一篇研究就發現，水龍骨科的Pleopeltis polypodioides（也是一種復活植物）對ABA就沒有反應。

所以，被稱為活化石的木賊，對ABA有反應嗎？

最近的一個研究探討了木賊屬植物氣孔對ABA的反應。他們對三種木賊屬植物問荊（Equisetum arvense）、林木賊（Equisetum sylvaticum）和草問荊（Equisetum pratense）進行了實驗，研究了這些植物的氣孔對ABA的敏感性，以及它們的氣孔導度如何受到二氧化碳（CO₂）濃度和大氣蒸汽壓力差（VPD，是描述空氣乾濕程度的一個指標，常用於植物生理學和生態學中。它代表的是空氣中實際水蒸氣壓力與該溫度下水蒸氣壓力的飽和值之間的差異）的影響。

研究團隊發現，木賊屬植物的氣孔對ABA的反應取決於生長季節和物種。例如，2019年的實驗中，沒有觀察到任何物種的氣孔在ABA處理下顯著閉合。然而，在2020年，草問荊和林木賊在ABA處理後24分鐘內表現出顯著的氣孔閉合反應。到了2023年，問荊表現出類似的反應，但草問荊則沒有。

木賊屬植物的氣孔對二氧化碳濃度的變化和大氣蒸汽壓力差（VPD）的升高也有反應。在二氧化碳濃度增加時，林木賊和問荊的氣孔導度顯著下降，而草問荊的反應則不顯著。當大氣蒸汽壓力差升高時，問荊和草問荊的氣孔導度也顯著降低。

論文中也公布了實驗地點的氣候數據。雖然溫度與濕度沒有太大差異，但是2019年的五月下了不少雨，而2023年的五月幾乎沒有下雨。不知道是不是這樣影響了這些植物對ABA的反應。

總的來說，這項研究提供了木賊屬植物氣孔對離層酸、二氧化碳濃度和大氣蒸汽壓缺口反應的初步了解。這些結果對於理解植物如何在不同環境條件下調節水分散失和氣體交換有重要意義。

參考文獻：

Susan, John., Zachary, T, Svihla., Karl, H., Hasenstein. (2023). Response of endogenous abscisic acid and stomata of the resurrection fern, Pleopeltis polypodioides to de- and re-hydration.. American Journal of Botany, doi: 10.1002/ajb2.16152 Meigas E, Uusküla B, Merilo E. Abscisic acid induces stomatal closure in horsetails. New Phytol. 2024 Jan 23. doi: 10.1111/nph.19542. Epub ahead of print. PMID: 38263706.