植物也有“眼睛”？竟能模仿塑料叶子的形态- 大数跨境

X-MOL资讯

2022-07-17

导读：勃奎拉藤这种植物能够模仿临近植物的形状、颜色、叶片方向、叶柄长度和叶脉的表面图案。也许基于植物单眼的植物视觉是这种独特行为背后的原因。

七年前，科学家Gianoli 和Carrasco-Urra 报道了他们在智利南部雨林地区发现的植物勃奎拉藤（Boquila trifoliolata）。通过观察，这种植物能够进行复杂的拟叶行为，一株勃奎拉藤能够同时模仿三种不同植物的叶子形态，但是这种现象的原因却不甚明确。

Gianoli 和Carrasco-Urra 倾向于将原因归结于寄主植物释放的一些挥发性化学信号，他们还猜测勃奎拉藤和寄主植物之间的水平基因转移可通过空气中的微生物介导，从而导致了拟叶行为。

近期，一篇发表在Taylor & Francis Group 旗下国际期刊Plant Signaling & Behavior 上的文章“Boquila trifoliolata mimics leaves of an artificial plastic host plant”引发了国际社会的关注。该文的作者Jacob White 和 Felipe Yamashita 观察到勃奎拉藤这种植物能够模仿临近植物的形状、颜色、叶片方向、叶柄长度和叶脉的表面图案，他们提出了第三种假设：也许基于植物单眼（Plant ocelli）的植物视觉（Plant vision）是这种独特行为背后的原因。

文章信息：

Boquila trifoliolata mimics leaves of an artificial plastic host plant

DOI: 10.1080/15592324.2021.1977530

作者: Jacob White & Felipe Yamashita

本文是开放获取（Open Access）文章，扫描上方二维码免费浏览、下载全文

植物单眼（Plant ocelli）的概念由Gottlieb Haberlandt 在1905年提出，2年之后得到了Francis Darwin的支持，认为植物单眼由上表皮细胞组成，具有平面凸面或凸面形状，充当透视镜，让光辐射触达光敏的下表皮细胞。随着对勃奎拉藤和其拟叶行为的发现，科学家们能够进一步研究植物视觉，其中最简单的一个方法就是看看它是否会模仿非活体的人造植物的叶子形状，比如塑料叶片。

为了评估勃奎拉藤的拟态功能，实验团队根据叶片年龄分为年轻、中年和老年进行观察，在顶端放置塑料叶片，对照观察叶片的模仿变化。

实验设计

通过在活植物上方放置人造藤蔓模型的简单实验表明，这些植株会试图模仿人造叶子。该实验已在多株植株中进行，每株植株都表现出模仿尝试。据观察，与非模拟叶相比，模拟叶显示出叶面积、周长、长度和宽度的改变。并且，与非模拟叶相比，模拟叶显示出较高的纵横比和较低的垂直度和形状因子。此外，作者观察到叶脉样式的差异，模拟叶的维管网络密度较低，维管束较细，游离末梢的细脉数量较少，呈现出了明显的拟态变化。

非模拟叶（A）与模拟叶（B）对比

单片模拟叶

人造植物模型的塑料叶片

此外，作者团队还通过叶片识别算法计算了叶片的形态，观察了不同年龄非模拟叶与模拟叶在面积、周长、长度和宽度上的表现。他们还发现，观察时间越长，叶片表现出越明显的模仿行为。

不同年龄非模拟叶与模拟叶的形态

因篇幅所限，更多细节实验设计、图表以及延伸讨论可查看原文阅读详细内容。总之，本文中勃奎拉藤对塑料叶片模仿行为的实验表明，植物视觉依靠植物特有的单眼来实现是一个可信的假设，而这一结论对于我们认识植物之间的感知和交流的研究提供了很有价值的参考，将为未来探索植物感官复杂性提供了有力的支持。

本文发表在Taylor & Francis Group 旗下的Plant Signaling & Behavior，在期刊官网上的浏览已超过72,000次，在相关领域引起了相当的关注。欢迎对这一研究感兴趣的研究人员浏览原文，了解详细的实验过程以及结论。

期刊信息：

Plant Signaling & Behavior 旨在促进对复杂植物间交流的理解，通过分子生物学与生理学、现象学与植物行为学的结合，研究不同层次的生物组织。包括有关植物信号感知和转导、综合植物生理学以及信息获取和处理方面的新研究。Plant Signaling & Behavior 是Society of Plant Signaling and Behavior的官方刊物。