植物怎么“看”世界？ 视听嗅触温觉 茉莉酮酸前列腺素

王兴

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[转载]植物怎么“看”世界？

2012-7-27 11:42

科学网杜敏彪博客

个人分类:仿生科技|系统分类:科普集锦|关键词:的 植物 表达方式 科学家 研究所

植物怎么“看”世界？

    现代研究显示，植物也有嗅觉、听觉，当它们陷于困境时会作出防御，还能提醒周围的植物，它们甚至还拥有不同类型的记忆。有科学家认为，植物也是复杂的生物体，过着丰富而感性的生活。
    人类能否预计未来，进行人生规划？我想答案应该是否定的。
    但有一种生长在美国西北部的植物盾叶鬼臼却可以根据对天气特征的估计，计划未来两年的生长状况。
    这些看似静默的小生命却拥有如此强大的感知和预知能力，实在让人跌破眼镜！有科学家认为人们看不到植物移动，并不意味着在植物体中没有一个丰富的、动态的、多元的世界。难道无声的植物们真的拥有自己独特的表达方式，只是我们从未察觉罢了？
    本期科技之谜将携手中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室谢旗研究员，共同探寻植物世界的奥秘。
    植物“思维活跃”
    已逝植物遗传学家、诺贝尔奖得主芭芭拉·麦克林托克称植物细胞“具有思想性”，而达尔文曾经也写过有关根尖“大脑”的文章。看来，植物具有“意识”这个疑问早就被科学家们提出，但植物真的存在“意识”吗？该怎样科学合理的解释呢？
    植物基因组学国家重点实验室谢旗研究员说：“植物与动物是不同的，动物主要是通过神经细胞，植物体内没有神经组织，所以不会像动物那样拥有意识。虽然没有意识，但是植物拥有所有生命体共同的生命特征，那就是趋利避害的特性。这种特性可以让植物对外界环境的改变做出反应。但这种反应通常是隐性的，不容易观察到。”
    提到动物的“意识行为”，我们不免想到含羞草。它在受到外界刺激的时候会把叶片瞬间收拢，这种看似带有“意识性”的举动该如何解释呢？
    “它主要是因为植物细胞中钾跟氯离子的平衡受刺激后被打破，导致叶片中的水分通过茎流入植物根部，叶子细胞组织的张力下降至叶下垂。”谢旗研究院说：“植物的这些能瞬间做出的反应，和动物的神经系统的反射完全不同，你可以把植物的这种瞬间做出的动作理解为植物进化出来的一种‘机械式’的机关。好比老鼠夹子，你一动它就夹上了。专业的来说叫信号传导。信号传导有两种，其中一种是受到外界环境刺激，细胞的活动快速反应造成植物体内发生生理变化；还有一种是通过基因的表达和蛋白的产生而做出变化，这种反应需时较长。我们应该将思考与信号处理分开来看，不能混淆。”
    植物“性情迥异”
    之前有科学家做过实验：从同一个母体植物上切下来的两个切片或从同一个母体植物上克隆的两株小植物，即使在相同条件下对它们进行培育，它们也会表现各异。
    对于这种生长差异，谢旗研究院说：“这里就要提到‘表观遗传学’。其中一项便是植物的生长可以随着环境的变化来进行自我调控。比如我们将同一种植物一南一北的种植，那么植物生长的大小便会存在差异。外界的环境会调控植物基因表达，从而植物所产生的蛋白不同、代谢不同，最后造成外观上的差异。”
    原来植物的生长差异是因为植物的变化受到温度、光照时间以及生长地土壤性质的影响。谢旗研究员说：“光是植物生长发育的主要环境影响因素之一，而且是作物产量的重要决定因子。植物几乎能够感受各种层次的光，包括光照方向、光照持续时间、光量度以及光的波长；而植物的生长和繁殖要在一定的温度范围内进行。在此温度范围的两端是最低和最高温度。低于最低温度或高于最高温度都会引起植物体死亡，不同的温度环境也会导致植物形态上的差异；此外，土壤性质的一些差异也会引起植物的生长发育的变化。”
    植物“记忆丰富”
    美国的测谎专家巴克斯特曾做过一个实验，在植物叶子上接上了一个测谎器的电极。为了证明植物具有记忆力，巴克斯特将两棵植物并排放入—间屋内。然后让六个人穿着一样的服装。戴着面罩，从植物前面走过。其中一个人将植物毁坏。之后，再让他们从植物前面走过，当那个毁坏植物的人经过时，记录纸上出现了强烈反应的记录。
    植物何以有如此灵敏的神经系统和复杂的反应行为？难道它真有一个“记忆库”吗？
    通过巴克斯特的实验，科学家们得出结论：那是一种名叫茉莉酮酸的化学物质在起
    作用。植物激素把植物体内的亚麻酸转化成为茉莉酮酸。这是一种类似动物体内的前列腺素的化学物质。
    谢旗科学家解释说：“植物受到外界刺激时，会产生一种或多种激素，同外界物质会释放一些我们肉眼所不能观察到的化学物质，因而激起植物的一些化学变化，然后植物就会产生一些芳香味的化合物，而这些化合物就会挥发在空气当中，作为一种植物间互相联络的信号。”
    植物“社交广泛”
    在美国华盛顿大学的生态学家发现，在一片柳树林中，一旦某一棵树遭受虫害，其新叶中的石炭碱的分泌量就会大量增加，以降低新叶对害虫的适应性，从而保护自己，减少虫害，而在这棵遭受虫害的柳树周围约70米范围的其他柳树叶片中的石炭碱含量，均有不同程度的增加，而且越靠近被害之树，叶片中的石炭碱浓度越高。
    一项最近的研究显示，植物之间的交流，可以通过在根与根之间传递信号。
    而这些另类的交流方式“归根到底还是因为刺激导致植物激素或其它次生产物的产生、释放和邻里植物的接收及响应”。
    谢旗研究员说：“植物的交流主要还是依靠于激素或其它次生产物的分泌，植物激素会散发在空中，就会导致旁边的植物会相应植物激素。同一个植物受到一次干旱以后，它就会产生一种适应于干旱的植物激素，做好下一次干旱来临时的对应措施。简单说就是植物基因的相关表达加快或降低，有了适应性。与相邻的植物的交流传导，主要是因为它在面对干旱的时候会相应的分泌一些植物激素。比如我们现在喷让果实成熟的乙烯，也是根据外界的刺激会让植物蛋白发生变化这一原理来进行的。”
http://blog.sciencenet.cn/blog-593108-596367.html

王兴

茉莉酮酸

茉莉酮酸

茉莉酮酸甲酯
茉莉酮酸，是一类帮助植物均匀生长发育的植物激素。茉莉酮酸包括茉莉酮酸及其酯，例如茉莉酮酸甲酯。如同哺乳动物体内的前列腺素，茉莉酮酸是由环戊酮和脂肪酸通过生物合成作用合成的环戊酮衍生物。他们是从亚麻酸通过C18路径合成得到的。

植物体内的茉莉酮酸含量随着组织功能、细胞种类、生长发育时期的变化而不同[1]。植物受到某些外界刺激而做出响应时，茉莉酮酸的含量也会有所变化[1]。高水平的茉莉酮酸含量也会出现在花与果实等正在生长的生殖器官中，以及受到光照的植物的叶绿体内。茉莉酮酸的含量还会因为卷须缠绕、植物受伤等机械摄动而迅速增长[2][3]。

茉莉酮酸在植物体内已知的作用包括:

抑制种子的萌发或刺激潜伏期种子的萌发[1]
高水平的茉莉酮酸会促进蛋白质储存；编码植物性储存蛋白的基因会对茉莉酸有响应，且tuberonic酸（一种茉莉酮酸衍生物）被认为在块茎的形成中起作用[4][5]
植物体内的茉莉酮酸可以引起叶绿素的减少并抑制编码光合作用相关蛋白基因的表达。尽管这一现象的原因尚不知晓，人们认为这样的反应可以降低植物在过量光照和二氧化碳的情况下的同化能力。[1]
茉莉酮酸在花和果实中积累的作用尚未知晓，但它可能和果实成熟（通过乙烯）、果实中的类胡萝卜素的合成、编码种子和植物性储存蛋白的基因的表达相关[1]
茉莉酮酸在植物对昆虫和疾病的抵抗中起着重要作用。许多与植物抗性相关的基因都是由茉莉酸诱导表达的，而茉莉酸和乙烯也在抵抗反应中有着共同的作用[6]
像生长素一样，茉莉酮酸也是通过泛素系统而被感觉到的。当茉莉酮酸和异亮氨酸结合后，会导致SCFCOI1联合体分解被泛素蛋白标记的JAZ蛋白，然后联合体会发出一些其他转录因子的转录
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E ... 9%E9%85%AE%E9%85%B8



植物激素

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植物激素（Plant hormone），又称植物荷尔蒙，是一些在植物体内合成，可以从产生部位输送至作用部位，微量浓度即可对植物体产生某种生理作用的活性有机物。亦可以人工合成结构作用相似的化学物质（植物生长调节剂），例如：1-萘乙酸（NAA）、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）。

目前得到公认的植物激素有五大类，包括：生长素类、赤霉素类（吉贝素）、细胞分裂素类、脱落酸（离层素）和乙烯。除此之外，还发现其它一些有激素生理活性的物质，如：甾类、多胺类、水杨酸类等。其中，生长素、赤霉素和细胞分裂素主要功能是促进生长的物质，脱落酸和乙烯则与植物器官的休眠、成熟和衰老有关。



[PDF]茉莉酸类植物激素分析研究进展 - 生命科学：

http://www.lifescience.net.cn/news/upload/2010145.pdf