植物的力敏感探测器表皮毛:力学刺激表皮毛诱发的防御反应

【作者】 高文强； 曹志艳； 董金皋； 周丽宏；

【机构】 河北农业大学生命科学学院；

【摘要】 植物叶面上的表皮毛形态结构各异,如针状、钩状、扁平状、伞状和锚状等。结构各异的表皮毛常常影响着其功能。肾豆（Kidney bean）和M.pumila叶面上钩状和锚状的表皮毛可以钩住昆虫腿,从而困住在其表面爬行的昆虫,如飞蛾（moths）、蜜蜂（andrenid bee）、叶蝉（leafhopper）甲虫（bruchid beetle）等。南瓜属叶面上多细胞形态的表皮毛影响着叶柄的向性运动;拟南芥叶面上的表皮毛底部形态与奶嘴结构相似,外界力学碰触时易使其在底部发生屈曲形变和应力集中。拟南芥表皮毛常作为研究细胞周期调控、细胞极性、细胞增大等方面的模型。然而,关于表皮毛形态结构防御功能的研究鲜见报道。前期研究表明当力学触碰表皮毛分支顶部时,会引发底部支持细胞内的Ca²⁺发生震荡变化和细胞间质pH值升高。植物受到生物和非生物胁迫时,Ca²⁺浓度变化、pH值升高是植物启动防御反应的早期信号事件和基础。这些早期信号事件是否可以引发下游的防御反应?本研究中探索了力学刺激拟南芥表皮毛,所诱发的下游防御反应,利用软毛毛笔轻抚拟南芥叶片,轻抚后,拟南芥叶片内花青素含量升高（图1）,诱发表皮毛和与其相连的细胞内产生过氧化氢,如图2所示。探索表皮毛形态结构的功能可以更深层次地理解和发掘植物与环境的内在联系并提供新的研究思路。更多还原