2018年10月18日 星期四

植物的外在防禦機制(External Defenses mechanism) 10-19-2018



植物的外在防禦機制(External Defenses mechanism)

一、植物外在的防禦機制有:

1.  堅硬的樹皮、果皮(內含木質素(lignin)、木栓素(suberin))

2.  (thorns)—特化的莖(modified stem)

3.  (spines)—特化的葉(leaves)或托葉(stipules)

4.  (prickles)—特化的莖或葉的表皮。

5.  彭壓改變(change turgor pressure)—含羞草受到碰觸時,葉枕細胞的彭壓改變使葉片合攏。(觸發運動)

6.  凝固的乳白色乳膠(shrinkage milky latex)

7.  茸毛(trichomes)

8.  針晶(raphides)

9.  揮發性的有機物質(Volatile Organic Compounds,VOC’s)

二、堅硬的樹皮、果皮(內含木質素等)

 1. 在植物樹皮、果皮中,木質素單體以多種形式聚合成木質素

 (lignin),再像黏膠劑一樣將纖維素(cellulose)粘合起來,給予植物一定的機械強度,抵禦掠食者(predators)侵襲的能力。



01. 木質素(lignin)的結構圖。右上方可見組成木質素的三種單體——H單體、G單體和S單體。
圖片來源:https://read01.com/KGMNx4.html#.W8fTtvZuI2w



植物抵禦外敵的妙方瓦連廷.哈姆迪
(The amazing ways plants defends themselvesValentin Hammoudi)
612秒的TED短片,將植物對抗掠食者的機制,深入淺出的介紹給大家。
需要的網友,請直接上YOUTUBE網站點閱,因為有中文(台灣)的翻譯。




二、    (thorns)、針(spines)、刺(prickles)

1.  植株的棘(thorns)是由特化的莖形成。




02. 夾竹桃科假虎刺屬的大花假虎刺(Carissa bispinosa),又名卡利撒、美國櫻桃。樹枝上的棘(Thorns)是由特化的莖形成。







03. 大花假虎刺(Carissa bispinosa)紅色的的果實。保護植株的棘也清晰可見。


2.  植株的針(spines)是由特化的葉或托葉(stipules)形成。





04. 梨果仙人掌Opuntia ficus-indica),又名食用仙人掌。莖上的針(Spines)是特化的葉形成。

圖片來源:https://zh.wikipedia.org/wiki/梨果仙人掌





05. 金合歡(Acacia eriolaba)莖上的針,是由特化的托葉(stipules)形成。


3.  植株的刺(prickles)是由莖(stem)或葉(leaves)特化的表皮形成。




06. 玫瑰的刺(prickles)是由莖的表皮特化形成。








07. 龍葵(Solanum pyracanthum)(prickles)是由葉的表皮特化形成。





08. 龍葵(Solanum pyracanthum)的花與果實。


三、   彭壓改變(change turgor pressure)




09. 當植物細胞在高張溶液(Hpertonic solution)時,水分離開液泡(vacule,藍色的胞器)彭壓降低,植物呈現鬆弛(Flaccid)的狀態。

當植物細胞在低張溶液(Hpotonic solution)時,水分進入液泡(vacule)彭壓增加,植物呈現堅挺(Turgid)的狀態。




含羞草葉枕細胞(Pulvinus)彭壓瞬間的改變(觸發運動),導致小葉的閉合,快速的動作可以嚇走想吃食牠的小動物。



高速攝影:含羞草的觸發運動
難得的好短片,解釋的非常清楚!




四、凝固的乳白色乳膠(shrinkage milky latex)




10. 右圖有乳膠保護的聖誕紅=大戟(Euphorbia pulcherrima )葉片;

左圖沒有乳膠保護的葉片。






11. 罌粟(Opium poppy)果實富含乳膠(latex)


五、茸毛(trichomes)

1.  茸毛是表皮(epidermis)特化的毛髮狀構造。

2.  分為非腺狀茸毛(non-glandular hairs)及腺狀茸毛(glandular hairs)兩種。

      非腺性茸毛沒有毒性,只會引起觸癢的不舒服感覺(例如:辣

      Capsicum pubescens)

3.  腺性茸毛一般具有毒性(例如:大麻Cannabis sp.)




12. 辣椒的花柄、莖及葉片上均有茸毛。





13. 大麻(Cannabis plant)右上方腺狀茸毛(Trichomes),分泌的液體具有成癮性。具有Delta-9-tetrahydrocannabinol (THC)等的成癮化學物質。


六、針晶(raphides)

1.  針晶是植物細胞中草酸鈣(Calcium Oxalate)的結晶。

2.  吃食含有針晶的植物(例如鳳梨),有可能引起口腔灼熱感、強烈的麻木感、腫脹等不舒服的感覺。因為針晶也是植物防禦的一環。




14. 嫣紅蔓細胞內雪茄狀的針晶(raphides)


七、釋放出揮發性的有機物質(Volatile Organic Compounds)

1.  天竺葵(Geraniums)受侵害時,釋放出使君子酸(Quisqualic Acid),麻痺侵害的害蟲。

2.  番茄等植株本身受到病蟲害侵襲時,會釋放出揮發性化學物質(茉莉酸, Jasmonic acid),給鄰近的植株,是一種化學性的溝通禦敵方式。




15. 番茄葉片受傷(wounded leaf)時,會產生18個胺基酸的多胜類激素—系統素(Systemin),經由韌皮部(phloem)輸送到整個植株,是一種化學性的防禦。

圖中的雙層淡綠色磷脂層是細胞膜、藍紫色球型構造是細胞核。

系統素(Systemin)會引起番茄細胞內的一連串化學反應,讓蛋白酶抑制物(proteinase inhibitors)等的基因表現,害蟲如果吃食了具有蛋白酶抑制物的葉片,最後使得害蟲的消化道,無法攝取必需胺基酸而死亡。





16. 植株葉片受傷,訊號經韌皮部傳至整個植株,最後形成揮發性的茉莉酸(jasmonic acid),一方面讓整個植株產生對抗害蟲消化道吸收的蛋白質酶抑制物,另一方面告知鄰近植株增強牠們的防禦能力。



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