老葉的植物王國

  圖片來源 生長在加拿大溫哥華附近的 Triantha occidentalis 看來普普通通，但最近科學家發現它其實是「吃肉的」！ 研究團隊原本在分析不同植物的基因體時發現， Triantha occidentalis 有段基因不見了。因為通常這段基因只在食肉植物中會被刪除，而 Triantha occidentalis 又的確是住在沼澤地--許多食肉植物也都住在類似的地點--所以科學家決定要仔細觀察這種植物。 圖片來源 接著他們發現 Triantha occidentalis 有黏黏的莖，昆蟲黏上去就會下不來。但是會黏昆蟲不表示就會吃啊！為了證明 Triantha occidentalis 的確會吃蟲，科學家用含有同位素氮15的食物餵食果蠅，再把果蠅黏在 Triantha occidentalis 的莖上。 結果研究團隊發現，果蠅上面的同位素氮15有大約一半轉到 Triantha occidentalis 體內了。研究團隊也在 Triantha occidentalis 的莖的黏毛上發現了磷酸酶（phosphatase）。許多食肉植物都會分泌磷酸酶，它們用這個酵素來吸取植物的磷。 世界上約有一千種食肉植物。這些植物多半都生長在缺乏養分的地方（如沼澤地）。過去發現的食肉植物都是以變形的葉片（modified leaf）來捕捉昆蟲，如毛氈苔、捕蠅草、豬籠草、捕蟲堇等，如 Triantha occidentalis 這樣以黏黏的莖來捕捉昆蟲的食肉植物是極少見的。 參考文獻： Qianshi Lin, Cécile Ané, Thomas J. Givnish, Sean W. Graham. A new carnivorous plant lineage (Triantha) with a unique sticky-inflorescence trap. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (33): e2022724118 DOI: 10.1073/pnas.2022724118

小毛氈苔。圖片來源： 維基百科 絕大部分的植物都是進行光合作用產生養分、從土壤與空氣中吸取其他的營養素，成為其他動物的食物。 但食蟲植物（carnivorous plants）卻反其道而行，它們大都生活在貧瘠的環境中，靠著捕捉路過的小動物為食。這些食蟲植物捕蟲的方式多樣：如小毛氈苔（ Drosera spatulata ）以分泌黏液的腺毛黏住昆蟲、捕蠅草（ Dionaea muscipula ）的捕蟲夾內側有感覺毛，在感應到昆蟲進入後便很快地關閉，將昆蟲困住後再慢慢消化、而囊泡貉藻（ Aldrovanda vesiculosa ）也具有類似捕蠅草的捕蟲夾，能困住路過的小型無脊椎動物並將之消化、豬籠草（ Nepenthes ）則以捕蟲籠來捕捉與消化昆蟲等小動物、貍藻（ Utricularia ）則具有捕蟲囊，當小蟲靠近捕蟲囊時，會因為碰觸到外面的剛毛狀分支附屬物，驅動狸藻的捕蟲囊收縮，將小蟲吸進去。 囊泡貉藻。圖片來源： 維基百科 最近德國的研究團隊定序了囊泡貉藻、捕蠅草、小毛氈苔，並比較它們的基因體後發現，這三種食蟲植物的基因體，竟然有些相似之處！它們的共同點包括了：這些食蟲植物的基因數，在植物界中都算是少的。大部分的植物的基因體都有三萬到四萬個基因，但小毛氈苔只有18,111個，捕蠅草只有21,135個，而囊泡貉藻的基因數最多，但也只有兩萬五千多個（25,123）基因而已。 捕蠅草。圖片來源： 維基百科 另一個相同之處是：這些食蟲植物都把部分根的基因轉來表現在它們的捕蟲器官上。為什麼會這樣，或許是因為它們都生活在缺乏養分的環境中，所以不大需要表現許多根的基因來調節養分的吸收與運送？三者之中的囊泡貉藻根本連根的構造都沒有，或許是這樣，所以根的基因就被移作他用了。 當然這篇論文只是許多工作的開始。相信進一步進行更多序列的分析，可以得到更多有趣的結果；筆者也很好奇，如果再多定序幾種食蟲植物（如本文中提到的豬籠草與貍藻）來進行比較，是否也會有相同的結論呢？讓我們期待這個研究團隊在未來能跟我們分享更多的成果吧！ 參考文獻： Gergo Palfalvi, Thomas Hackl, Niklas Terhoeven, Tomoko F. Shibata, Tomoaki Nishiyama, Markus Ankenbrand...

Genlisea violacea . 圖片來源： wiki 在台灣可能沒有多少人看過 Genlisea 這一屬的植物，這屬的植物大約有30種，原產於非洲以及中南美的砂質土壤中。 一開始看到這種植物，如果跟你說它是吃肉的，你一定不相信。畢竟它既沒有如捕蠅草的葉片，也沒有豬籠草的籠子，更沒有 狸藻的捕蟲囊 。那麼，它是靠什麼來讓它自己吃到肉呢？ 這一屬的植物，依靠的是它們的「根」。其實它們沒有根，照片上白白的看起來像根的構造是葉子的變形。它的「根」末端開叉成Y字形，裡面有200微米（micrometer）寬，裡面充滿了長長的毛，全部都指向內部。 Genlisea的「根」。圖片來源： Nature 這麼小的陷阱抓什麼呢？它們主要抓的不是昆蟲，而是土壤中的原蟲（protist）。照片裡面已經卡了一隻原蟲，這些長長的毛會防止牠逃脫，然後我們的吃肉植物就可以享受微米級的肉。 當然，比起奈米雞排可能微米原蟲還是大得多了（誤），不過這就是它謀生的方法。 另外一種捕原蟲的植物則是地錢（ Pleurozia purpurea ）。 圖片來源： wiki 這種地錢，具有類似狸藻的捕蟲囊的構造，而且，它們的捕蟲囊還有只向內開的蓋子。因此，只要有東西游進去就出不來。 更厲害的是， Genlisea 的「根」會分泌化學物質來吸引原蟲；而地錢雖然不會分泌化學物質，卻因為它的表面總是有不少細菌，而這些細菌正是原蟲的糧食，所以原蟲也很喜歡在地錢身上爬來爬去，一不小心就爬進陷阱囉！ 參考文獻： Wilhelm Barthlott, Stefan Porembski, Eberhard Fischer & Björn Gemmel. 1998. First protozoa-trapping plant found . Nature 392, 447 | doi:10.1038/33037 2015/2/6. Jennifer Frazer. For These Plants, No Victim Is Too Small . Scientific American.

狸藻。圖片來源： wiki 狸藻為狸藻屬（ Utricularia ）植物的總稱，全世界有超過兩百種，有些是水生植物，有些則是生活在濕地的陸生植物。它們分佈的區域很廣，除了南極洲以外，都可以找到它們的蹤跡。 這種植物有個很特別的地方：植物體上除了行光合作用的葉片之外，還有捕蟲囊（bladder trap）。這些捕蟲囊看起來就像植物上的小袋子。 狸藻與它的捕蟲囊。圖片來源： wiki 過去的研究發現，當小蟲靠近捕蟲囊時，會因為碰觸到外面的剛毛狀分支附屬物，驅動狸藻的捕蟲囊收縮，將小蟲吸進去。 圖片來源： wiki 因為這捕蟲囊要依靠小蟲的觸動才會發動，而且狸藻自己能夠進行光合作用；再加上其他的食蟲植物（如捕蠅草、毛氈苔等）也都是吃蟲的，所以，雖然早在1900年便已有科學家在捕蟲囊中發現藻類與植物的花粉，但是都認為那只不過是不小心「掉」進去的而已。 最近維也納大學（University of Vienna）的研究團隊發現，那些不小心「掉」進去捕蟲囊中的藻類與植物的花粉，並不是沒有用的垃圾；狸藻還是會消化、吸收他們的微量元素，提供自己生長所需。 怎麼確立這部分呢？原來，有些狸藻生長在泥炭沼澤（peat bogs）裡，在那裡，小蟲的來源極端缺少，如果光是依靠捕蟲，狸藻怎麼生活得下去呢？ 於是，研究團隊分析了八個不同地區（包括泥炭沼澤、湖與人工池塘）、三個不同種類（分別是南方狸藻 U. australis 、普通狸藻 U. vulgaris 與細葉狸藻 U. minor ）、共兩千個捕蟲囊的內涵物。結果發現，只有10%的捕蟲囊內有小動物；50%的捕蟲囊內有藻類、植物的花粉（許多來自於水邊的陸生植物）；其他40%則是真菌的菌絲、苔蘚的葉狀體以及土壤顆粒。 研究團隊分析發現，只有小動物、藻類、植物的花粉在捕蟲囊內的含量，可以對應到狸藻的生長；而真菌的菌絲、苔蘚的葉狀體以及土壤顆粒則無法對應到狸藻的生長。 當然，發現除了小動物以外，藻類與植物的花粉也可以影響狸藻的生長，證明它們出現在捕蟲囊內並非單純只是「意外」。狸藻把它們吸進去以後，仍然會消化、吸收、利用它們的養分來幫助自己的成長。 不過，小動物在捕蟲囊中的出現，除了可以對應到狸藻的生長以外，也可以對應到狸藻的碳/氮比（C/N ratio）。動物的蛋白質（氮）含量較高，可...