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眼觀四面「耳」聽八方的植物

面對掠食者,動物可以時時警惕,準備拔腿就跑;但是植物因為「跑不了」,反而演化出許多有趣的方法。

其中一個方法,就是讓自己變得「難吃」。

「難吃」可以分兩種,一種是產生有毒的化學物質,其中最有名的就是樹薯(cassava, Manihot esculenta)的氰酸產生糖苷(cyanogenic glucosides) :linamarin and lotaustralin,在被酵素linamarase分解後會產生氰酸(HCN)(1);或是產生噁心味道的化學分子,如十字花科中的芸苔屬(Brassica)與白芥屬(Sinapis)的植物都會產生含硫的化合物(sulfurous compounds),使得動物不敢吃或是討厭吃它(2);另一種是讓自己變得很難啃,比方說長很多刺或是長很多纖維。

當然,建立防禦系統一定有代價的,就像我們要花錢買武器一樣,植物則是要消耗額外的能量去合成這些「武器」–別忘了植物是自營生物,每個分子的合成都要很小心,不能浪費;畢竟這些珍貴的能量,如果能用在生長,就可以幫助植物取得更多的光、更多的空間,而這些都跟植物的生存息息相關。

所以,有些植物就會去評估,是否此時此刻需要提高防禦措施呢?就像一個國家,在太平無事的時候也不需要養一大堆軍隊、買一大堆飛彈是一樣的。

蝸牛不愛吃泡過黏液水的植物,是植物變得難吃? 還是蝸牛不愛吃剩菜?

蝸牛不愛吃泡過黏液水的植物,是植物變得難吃?
還是蝸牛不愛吃剩菜?

過去的研究發現,植物可以接收到其他植物放出的揮發性物質(如茉莉酸jasmonic acid或是水楊酸salicylic acid),瞭解到附近的植物正在受攻擊,從而提昇自己的防禦工事;但是這些信號未必準確,而且,因為植物要受到攻擊以後才會釋放這些揮發性物質,難道第一棵植物就要乖乖的被啃嗎?

為了要更進一步瞭解,威斯康辛大學麥迪遜分校的研究團隊,選取了黑芥子(Black mustard, Brassica nigra,一種美國路邊常見的野草)作為研究材料。

植物最常遇到的掠食者就是蝸牛(snail)與蛞蝓(slug),這兩種生物在爬行的時候都會留下亮晶晶的黏液(slime)。於是他們決定收集黏液來作實驗。

但是馬上就遇到了問題:要怎麼收集黏液呢?他們一開始把蝸牛/蛞蝓倒過來,用手指拍拍牠,然後收集分泌出來的黏液。沒想到,這樣收集到的,不是蝸牛/蛞蝓爬行時留下來的黏液!

原來蝸牛/蛞蝓的黏液分三種,爬行時分泌的黏液叫做運動黏液(locomotion mucus),而他們拍拍蝸牛收集到的是防禦黏液(defensive mucus)。

後來他們想到一個辦法:把蝸牛/蛞蝓放在鋪了濾紙的容器中,讓牠在裡面爬整晚(所以濾紙上就吸收了很多黏液),然後再把濾紙拿去泡水,得到黏液的水溶液(簡稱黏液水)。接著他們就用黏液水去處理黑芥子的種子或是幼苗。

研究團隊發現,相對來說,蝸牛/蛞蝓較不愛泡過黏液水的幼苗;但是泡過黏液水的種子長出來的植物卻被他們吃光光,由於種子要長成植物需要較長的時間,所以研究團隊認為:植物在接觸到掠食者分泌的運動黏液中化學物質以後,防禦力會上昇一段時間;不過經過一段時間以後,就會慢慢下降。

雖然這可能表示,植物接觸到蝸牛/蛞蝓運動黏液中的化學物質後,有一段時間會提高防禦機制(目前研究團隊正在看植物是如何讓自己變得「不好吃」);但是筆者推想,是否也有可能蝸牛/蛞蝓不愛吃具有自己黏液氣味的植物,因為那代表別的蝸牛/蛞蝓可能已經「用過了」,所以大概沒多少可以吃?以筆者的經驗,蝸牛/蛞蝓不僅是貪吃,還是美食家;他們專門挑選嫩葉來吃,而一株植物不可能有很多嫩葉…。

但是因為本文沒有太多其他的資料可以參考(威斯康辛大學網站上的連結是跟Science Daily網站上一模一樣的文章),所以,是否研究團隊已經排除這部分的可能呢?讓我們拭目以待他們的論文吧!

參考文獻:

  1. Wikipedia. Cassava.
  2. Wikipedia. Mustard Plant.
  3. Science Daily 2013. Eavesdropping plants prepare to be attacked

關於作者

葉綠舒

做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。