New Phytologist | 植物王国的触觉奥秘：揭秘机械刺激下的自然反应

对机械刺激的感知和反应可能在细胞和有机体水平上至关重要。植物精致而令人印象深刻的触摸反应激发了人们的想象力，因为这种行为对于通常静止的生物来说是意想不到的。触摸反应可以将植物变成对动物的攻击者，捕获并吞噬它们，并使花朵能够活跃地确保异花授粉和芽爬到阳光照射的高度。形态发生还受到机械扰动的影响，包括动态环境刺激（例如风）和恒定力（例如重力）。即使是单个细胞也必须感知膨胀和壁的完整性，并且亚细胞细胞器可以响应机械扰动而移位。信号分子和激素，包括细胞内钙、活性氧、十八烷和乙烯与触摸反应有关。值得注意的是，触摸诱导的基因表达非常普遍。超过2.5%拟南芥基因在触摸刺激植物中迅速上调。其中许多基因编码钙结合蛋白、细胞壁修饰蛋白、防御蛋白、转录因子和激酶蛋白。以这些基因为工具，分子遗传学方法可以阐明触觉、信号转导和反应调节的机制。

文章主要讨论了植物对机械刺激的感知和反应，这是植物在细胞和个体水平上可能至关重要的特性。文章的主要内容可以概括为以下几个部分：

1. 引言 ：

• 讨论了植物对机械干扰的反应是其行为的一个基本特征。

• 即使是非专业的植物也能感知和响应机械力。

• 描述了植物对触碰的快速反应，例如食肉植物的捕获机制和含羞草的叶子闭合。

• 特别提到了捕蝇草（Venus’ Flytrap）和茅膏菜（Drosera）的触觉反应。

  
  

  

图1

Dionaea muscipula （维纳斯捕蝇草）。(a) 潜在的猎物靠近开放的陷阱。(b) 陷阱的特写镜头，显示触发毛。(c) 交错的尖齿在陷阱关闭的第一阶段捕获猎物

图2

茅膏菜 （茅膏菜）。(a) 马达加斯加石竹 的张开和折叠的布满触手的叶子 。(b) 粘液覆盖的触手尖端的特写。(c) 在触摸刺激之前打开叶子。(d) 触摸刺激后叶子折叠

图3

狸藻 （狸藻）。(a) 大量的 U. foliosa 膀胱陷阱。(b) U. infata 侧视图，在活板门右侧可见触手。

图4

含羞草 （敏感植物）。(a) 含羞草 的双复叶 在刺激前张开。(b) 触摸刺激后小叶的折叠。

图5

Ficus costaricensis （绞杀无花果）。绞杀无花果根围绕寄主树干。

图6

雄性 卡塔塞 兰花在触发花粉囊释放之前和之后开花。(a) 花粉囊固定在尖头的花药帽内。(b) 当扳机被触动时，粘性花粉囊就会向入侵者发射。

• 讨论了在受到机械刺激的细胞中，亚细胞结构如何移动。

• 描述了植物如何通过缓慢的形态变化响应持续的机械刺激。