美國研究人員發現，植物可依靠聲波振動「聽到」外界的聲音，並做出反應。圖為毛毛蟲在啃食某種植物的葉子。（Photo by SONNY TUMBELAKA / AFP）
【大紀元2014年07月05日訊】（大紀元記者王明編譯報導）一般人可能認為植物天生沒有動物的耳朵，無法辨別外界聲響，但美國一項研究證實，植物依靠聲波振動，確實可「聽到」外界的聲音，並做出反應。
據合眾國際社報導，密蘇里大學的研究人員發現，一種形似甘藍和芥菜的小型開花植物──擬南芥（Arabidopsis），能夠識別入侵毛毛蟲大力咀嚼本身葉子的聲音。只要聽到飢餓的昆蟲靠近，這種植物就會釋放一種芥子油的混合物，讓毛毛蟲倒盡胃口，以保護自己的葉子不受侵害。
主導這項研究的研究人員阿佩爾（Heidi Appel）表示，先前的研究探討了植物對聲波振動的回應方式，包括植物對音樂的反應。然而，他們的研究則是首個展示植物如何對生態相關的振動做出反應的例子。
阿佩爾補充說：「我們發現，昆蟲吃植物葉子的聲波振動，改變了植物細胞內的新陳代謝機制，植物會多製造一些防禦性化學物質，以擊退毛毛蟲的外來侵襲。」
報導說，之前的研究是探究植物對於外來碰觸，甚至被風吹過的一些反應方式。但這項新研究揭示，植物對於它們專注的聲音具有選擇性。只有當預先錄好的聲音，亦即毛毛蟲咀嚼植物的音效播放時，擬南芥才會另行分泌芥子油，而風聲和其他的振動聲響，對擬南芥不起任何作用。這表示，擬南芥能夠辨別昆蟲吃葉子的聲音與其他環境中常有聲響之間的差異。
研究人員說，更加了解植物偵測環境中外來威脅的來龍去脈，及其回應方式，能幫助植物學家為植物增強其防禦機制，抵禦外來威脅。
阿佩爾說：「一旦瞭解了這些事實，人類就可利用傳統或生物技術改變植物，運用讓植物被矇混的設計，以人類更想要的方式協助植物抵禦外來侵擾，免受蟲害的威脅。」
這項研究成果刊登在新出版的《生態學》（Oecologia）期刊中。
2014年7月5日 星期六
2008年10月21日 星期二
論壇：研究稱植物受傷后會向根部發求救信號
2008年10月21日13:32 來源：人民網科技論壇
北京時間10月21日消息，據國外媒體報道，美國的科學家日前稱，他們最近在一項研究中發現，植物其實比我們想像的要聰明得多，當它們受到外部傷害時，能夠向根部發出化學信號以尋求幫助。
這項關於植物生理和神經系統的研究是由美國國家科學基金提供資金支持，美國特拉華大學具體負責實施。近日，特拉華大學科學家們宣布了最新的研究成果，《植物生理學》也將在11月份出版的雜志上刊出詳細的研究進展。科學家們宣稱他們在研究中發現，當植物受到致病細菌的攻擊時，葉子會向根部發現求救信號。根部接收到求救信號后也會立即作出反應，分泌出一種攜帶有益菌類的酸性物質解圍。在年初已有研究表明，寄生植物可以感受到寄主的信息交流系統。新的發現是在年初研究成果基礎上的重要進展。
美國特拉華大學植物與土壤科學教授哈什-拜耶斯介紹說，“植物比我們想象的要聰明得多。人們通常認為，植物最容易受到有害真菌或細菌的攻擊卻毫無反應。但我們已經發現植物其實有多種求救的方式。”拜耶斯利用一種名為“丁香假單胞菌”的病原菌去感染擬南芥的葉片，很快擬南芥就開始出現病情。但是在其根部被灌輸了一種名為“枯草芽孢杆菌”的有益細菌后，生病的擬南芥能夠很快地康復。農民也可以向土壤中施加帶有“枯草芽孢杆菌”的肥料以增強植物的免疫力，“枯草芽孢杆菌”會在植物根部周圍形成一層抗菌保護膜。
利用分子生物手段，科學們檢測了這種從葉片傳送到根部 “呼救”信號。生長於含有“枯草芽孢杆菌”土壤中的根部，會對信號做出反應，並分泌出一種富含碳元素的化學物質--“蘋果酸”。拜耶斯解釋說，所有植物都可以合成蘋果酸，但是只能是在特殊的情況下或為了某種特殊目的。在實驗中，植物會主動分泌出蘋果酸來吸引“枯草芽孢杆菌”。根部和葉片的放大圖像顯示，植物的自我防衛反應正是由這種有益菌提供的。科學家們目前還沒搞清楚這種從葉部傳送到根部的求救信號到底是什麼，這一問題仍需進一步的實驗和研究。
美國科學家的研究還發現，穀類植物在受到一些害虫侵擾時，如一種被稱為埃及棉葉寄生的毛虫，就會散發出一種雞尾酒般的氣味。寄生黃蜂就依靠這種氣味來尋找這些毛虫，並將卵產在那裡，這樣黃蜂的幼虫就會以毛虫為食。不久以後，毛虫就會全部死亡，穀類植物因此免於虫害之災。以玉米為例，它只有一種基因TPS10來吸引寄生黃蜂，這種基因中攜帶有萜類合成酶的信息，這種酶能生成萜烯化合物的氣味，植物就是通過散發這種氣味來吸引寄生黃蜂的。由於這種機制是基於單個基因，因此對培育更有效對抗病虫害的谷類植物作用很大。
研究人員對玉米遭受虫害時散發的氣味進行了破解，以確定這種氣味酶的種類。通過對萜類合成酶不同基因的隔離研究，研究人員發現這種九類氣味混合物的是由基因TPS10生成的。此后，科學家又把基因TPS10植入了另一種植物阿拉伯芥。為了測試其散發的氣味能否吸引黃蜂，研究人員把能夠散發氣味的阿拉伯芥和未經改造的阿拉伯芥同時放置在一個嗅覺計中。當寄生黃蜂被放入嗅覺計中后，它們就飛向了散發氣味的阿拉伯芥。從目前的研究結果來看，至少有15種植物在遭受病虫害時能夠散發出一定的氣味來吸引害虫的天敵。
科學家將這種機制稱為“間接防御”。先前的研究還發現，這種植物的間接防御功能不僅在地面上有，在地下也同樣存在。(劉妍)
北京時間10月21日消息，據國外媒體報道，美國的科學家日前稱，他們最近在一項研究中發現，植物其實比我們想像的要聰明得多，當它們受到外部傷害時，能夠向根部發出化學信號以尋求幫助。
這項關於植物生理和神經系統的研究是由美國國家科學基金提供資金支持，美國特拉華大學具體負責實施。近日，特拉華大學科學家們宣布了最新的研究成果，《植物生理學》也將在11月份出版的雜志上刊出詳細的研究進展。科學家們宣稱他們在研究中發現，當植物受到致病細菌的攻擊時，葉子會向根部發現求救信號。根部接收到求救信號后也會立即作出反應，分泌出一種攜帶有益菌類的酸性物質解圍。在年初已有研究表明，寄生植物可以感受到寄主的信息交流系統。新的發現是在年初研究成果基礎上的重要進展。
美國特拉華大學植物與土壤科學教授哈什-拜耶斯介紹說，“植物比我們想象的要聰明得多。人們通常認為，植物最容易受到有害真菌或細菌的攻擊卻毫無反應。但我們已經發現植物其實有多種求救的方式。”拜耶斯利用一種名為“丁香假單胞菌”的病原菌去感染擬南芥的葉片，很快擬南芥就開始出現病情。但是在其根部被灌輸了一種名為“枯草芽孢杆菌”的有益細菌后，生病的擬南芥能夠很快地康復。農民也可以向土壤中施加帶有“枯草芽孢杆菌”的肥料以增強植物的免疫力，“枯草芽孢杆菌”會在植物根部周圍形成一層抗菌保護膜。
利用分子生物手段，科學們檢測了這種從葉片傳送到根部 “呼救”信號。生長於含有“枯草芽孢杆菌”土壤中的根部，會對信號做出反應，並分泌出一種富含碳元素的化學物質--“蘋果酸”。拜耶斯解釋說，所有植物都可以合成蘋果酸，但是只能是在特殊的情況下或為了某種特殊目的。在實驗中，植物會主動分泌出蘋果酸來吸引“枯草芽孢杆菌”。根部和葉片的放大圖像顯示，植物的自我防衛反應正是由這種有益菌提供的。科學家們目前還沒搞清楚這種從葉部傳送到根部的求救信號到底是什麼，這一問題仍需進一步的實驗和研究。
美國科學家的研究還發現，穀類植物在受到一些害虫侵擾時，如一種被稱為埃及棉葉寄生的毛虫，就會散發出一種雞尾酒般的氣味。寄生黃蜂就依靠這種氣味來尋找這些毛虫，並將卵產在那裡，這樣黃蜂的幼虫就會以毛虫為食。不久以後，毛虫就會全部死亡，穀類植物因此免於虫害之災。以玉米為例，它只有一種基因TPS10來吸引寄生黃蜂，這種基因中攜帶有萜類合成酶的信息，這種酶能生成萜烯化合物的氣味，植物就是通過散發這種氣味來吸引寄生黃蜂的。由於這種機制是基於單個基因，因此對培育更有效對抗病虫害的谷類植物作用很大。
研究人員對玉米遭受虫害時散發的氣味進行了破解，以確定這種氣味酶的種類。通過對萜類合成酶不同基因的隔離研究，研究人員發現這種九類氣味混合物的是由基因TPS10生成的。此后，科學家又把基因TPS10植入了另一種植物阿拉伯芥。為了測試其散發的氣味能否吸引黃蜂，研究人員把能夠散發氣味的阿拉伯芥和未經改造的阿拉伯芥同時放置在一個嗅覺計中。當寄生黃蜂被放入嗅覺計中后，它們就飛向了散發氣味的阿拉伯芥。從目前的研究結果來看，至少有15種植物在遭受病虫害時能夠散發出一定的氣味來吸引害虫的天敵。
科學家將這種機制稱為“間接防御”。先前的研究還發現，這種植物的間接防御功能不僅在地面上有，在地下也同樣存在。(劉妍)
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