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. 棘(thorns)—特化的莖(modified stem)。
3. 針(spines)—特化的葉(leaves)或托葉(stipules)。
4. 刺(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。
植物抵禦外敵的妙方—瓦連廷.哈姆迪
(The amazing ways plants
defends themselves—Valentin Hammoudi)
6分12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。
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二、
棘(thorns)、針(spines)、刺(prickles)
1. 植株的棘(thorns)是由特化的莖形成。
圖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。
圖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。
圖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
圖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。
圖06. 玫瑰的刺(prickles)是由莖的表皮特化形成。
圖07. 龍葵(Solanum pyracanthum)的刺(prickles)是由葉的表皮特化形成。
圖08. 龍葵(Solanum
pyracanthum)的花與果實。
三、
彭壓改變(change
turgor pressure)
圖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!
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四、凝固的乳白色乳膠(shrinkage
milky latex)
圖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。
圖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
椒Capsicum pubescens)。
3. 腺性茸毛一般具有毒性(例如:大麻Cannabis sp.)。
圖12.
辣椒的花柄、莖及葉片上均有茸毛。
圖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。
圖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。
圖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。
圖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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