老葉的植物王國

  圖片作者：NotebookLM 如果我說：「植物會分辨誰是自己人」，多半會立刻被質疑：植物又沒有眼睛、鼻子或大腦，怎麼可能知道旁邊的是誰？ 不過，有研究團隊發現，植物真的能感受到在自己身邊的植物是不是「自家人」呢！ 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： Nature Communications 對光合自營生物來說，光的偵測是很重要的事。在陸地上，陸生植物主要是利用紅光與藍光，所以用來偵測的光受器就是感應紅光的光敏素（phytochrome）與藍光的隱花色素（cryptochrome）。但是在海洋中，因為紅光的穿透力很弱，所以海藻主要是利用藍光。這樣的狀況下，海藻當然著重在偵測藍光。也因此，在海藻中能找到的光敏素甚少。 最近的研究在密球藻（ Pycnococcus provasolii ）中發現了一個可以偵測橘光/紅外光與藍光的光受器DUC1。DUC1的基因結構分析顯示了它是一個混和了光敏素與隱花色素的光受器，前面的三分之二長得像光敏素，後面的三分之一長得像隱花色素。另外，這個藻類的捕光複合體（LHC，light harvesting complex）基因有重複，顯示了它對光的吸收機制與陸生植物應該有些不同。 參考文獻： Makita, Y., Suzuki, S., Fushimi, K. et al. Identification of a dual orange/far-red and blue light photoreceptor from an oceanic green picoplankton. Nat Commun 12, 3593 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23741-5