老葉的植物王國

  多花錦葵。By Meteorquake - Own work , CC BY 4.0,  你也許聽過「向日葵會跟著太陽轉」，但是向日葵其實不是唯一一個會跟著太陽轉的植物。 早在1986 年，有兩位以色列植物學者就發現一種名叫「多花錦葵」的植物，也會像雷達一樣，一整天都在追蹤太陽喔！ 看文章

  圖片來源：維基百科 過去的研究發現，向日葵向日是為了能吸引更多昆蟲來授粉；不過那些研究都是在非自然環境下進行的。 最近有研究團隊在自然環境下測試，有了一些不太一樣的發現喔！ 看文章

  圖片來源：維基百科 向日葵（ Helianthus ）的花以能「追蹤」太陽而出名。 過去的研究 發現，向日葵莖的兩側會發生生長速度不一致的狀況，白天東側生長較快（莖往西偏），晚上西側生長較快（莖往東偏）。 這樣的現象，很多科學家都認為，應該是跟向光素（phototropin）有關，或甚至不只是向光素，還有其他的光受器：如光敏素（phytochrome）、隱花色素（cryptochrome）等等。 聽起來蠻合理的，但是，科學是一種一定要經過實驗驗證的過程，所以就有科學家動手去驗證了。 結果蠻令人意外的。加大戴維斯分校的研究團隊，觀察室內培養室中生長的向日葵和戶外陽光下生長的向日葵，分析哪些基因在這兩種環境中被啟動（轉錄）。 研究團隊發現在室內，向日葵會直直地生長朝向光源，啟動與向光素有關的基因。但在戶外生長的植株，雖然也會隨著太陽轉動它們的花朵，但是它們卻展現完全不同的基因表達模式。莖的兩側似乎在向光素方面沒有明顯差異。 那麼其他的光呢？研究團隊試著屏蔽藍光、紫外線、紅光或紅外光，但是這些處理對趨光性反應都沒有造成影響。這顯示向日反應可能存在多種途徑，對不同波長的光都做出反應，來實現相同的目標。 未來的工作將繼續研究植物中的蛋白質調控，希望能早日解開向日葵向日之謎。 參考文獻： Christopher J. Brooks, Hagop S. Atamian, Stacey L. Harmer. Multiple light signaling pathways control solar tracking in sunflowers. PLOS Biology, 2023; 21 (10): e3002344 DOI: 10.1371/journal.pbio.3002344

  圖片來源：維基百科 向日葵因為有「向日性」（heliotropism）而成為科學研究的主題。 過去的研究 發現，向日葵的向日，不只是因為受到陽光的刺激，也與生物節律有關。但是向日--花序朝著陽光來的方向移動--是否真的有好處呢？ 最近的研究發現，向日葵的向日性，能讓它產生更多的後代。 研究團隊讓一部分的向日葵向東，另一部分的向日葵向西，結果發現，向東的向日葵溫度比向西的高，這使得向東的向日葵能吸引更多的授粉者（如蜜蜂）。 在另外一個實驗中，研究團隊把一群不能產生花粉的向日葵，放在向東與向西的向日葵中間。接著他們可以透過分析產生的種子的基因型，來瞭解到底是向東還是向西的向日葵可以產生更多後代。 結果發現，向東的向日葵的確可以產生更多後代。所以，向日葵的向日，的確可以讓它們產生更多的後代喔！ 參考文獻： Nicky M. Creux, Evan A. Brown, Austin G. Garner, Sana Saeed, C. Lane Scher, Srinidhi V. Holalu, Daniel Yang, Julin N. Maloof, Benjamin K. Blackman, Stacey L. Harmer. Flower orientation influences floral temperature, pollinator visits and plant fitness. New Phytologist, 2021; DOI: 10.1111/nph.17627

圖片來源： Wiki 因為向日葵（ Helianthus annauus ）的花會朝著太陽的方向轉動，所以它們才叫做向日葵；這種行為被稱為「向日性」（heliotropism），與趨光性（phototropism）是不相同的；趨光性是朝向或背向光源的方向生長，而向日性則是跟著太陽的方向移動。 但是向日葵向日的機制是什麼？而它又為什麼要向日呢？ 過去的觀察發現：未成熟的向日葵，每天早上會呈現面（花朵）向東的狀態；接著它便開始由東向西慢慢移動，到傍晚時成為面向西。晚上它會再由西向東移動，於是到了早晨又面向東了。 美國的研究團隊想要了解向日葵向日的機制，由於只有未成熟的向日葵花會有向日性，顯示或許向日性是一種生長反應。於是他們先做了兩個簡單的實驗，以釐清向日葵向日是否是一種生長反應。 第一個實驗是：在傍晚向日葵已經面向西時，將花盆轉180度。如此一來，早上向日葵就變成面向西。第二個實驗則是將向日葵的莖綁起來讓它不能跟著太陽轉。 結果不論是哪一種方法，實驗組的植物不論是葉片的面積或是植物的乾重，都比對照組要少10%。所以，向日葵的向日性的確跟生長有關；由於晚上沒有光線還是會繼續轉動，顯示向日反應可能也跟生物時鐘有關。 為了要了解是否與生物時鐘有關，研究團隊進行了以下的幾個實驗： 一、記錄植物在夏至（16小時日照：8小時黑夜）與秋分（12小時日照：12小時黑夜）花朵的移動情形。 二、把植物由14小時日照：10小時黑夜移到24小時光照，記錄植物花朵的移動情形。 三、將植物移到一天的長度為30小時的環境下，記錄植物花朵的移動情形。 實驗結果發現：向日葵的向日反應，果然與生物時鐘有關！在第一個實驗裡，向日葵在夏至夜晚移動的速度明顯較秋分夜晚快，所以儘管夏至的夜晚少了四小時，但是它們到早上通通都面向東了；第二個實驗，就如一般我們觀察到的，向日的反應在24小時光照下變得愈來愈不明顯；而最後一個實驗，當植物移到30小時一天的環境下，不但向日反應不會出現，連晚上由西向東的移動都亂掉了。 有些有生物節律的植物具備了位於葉柄基部的葉枕（pulvini），讓植物可以展現動的反應；但是向日葵不具有葉枕，是否是因為莖的兩側生長的速度不一致的關係呢？首先研究團隊以無法產生吉貝素（gibberellin）的向日葵突變株 dwarf2 （ dw2 ）來進行向...