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:
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。
快速而迷人的反应 - 触觉运动和向触性:
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
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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。
亚细胞水平的触觉诱导运动:
讨论了在受到机械刺激的细胞中,亚细胞结构如何移动。
触觉形态发生:
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。
图7
重复的触摸刺激会导致拟南芥开花延迟并抑制花序伸长。右边的植物每天被触摸两次;左边的植物是未经处理的对照。
拟南芥TCH基因的发现:
讨论了TCH基因的发现,这些基因在植物受到触碰刺激时表达量显著增加。
微阵列鉴定的触碰诱导基因:
使用微阵列技术鉴定了对触碰有反应的基因。
TCH基因表达的调控:
讨论了TCH基因表达如何受到调控。
文章强调了植物对触碰刺激的广泛反应,以及这些反应背后的分子机制。研究植物的触觉反应对于理解植物的生长、发育和环境适应具有重要意义。
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