中國科學家發現全新細胞類型，植物也可以動起來了！_風聞

我們生存的世界因為花草樹木等各類植物的存在而變得五彩繽紛。與人一樣，花草樹木也是有生命的。而生命在於運動。

你能想到平時看到安靜生長的植物也有它們自己的運動方式麼？最近，發表在《國家科學評論》（National Science Review）雜誌上的研究表明植物也能自己運動，而它們的運動與它們自身內部的細胞組成有關。

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收縮細胞：植物運動行為的新發現

細胞是生物體基本的結構和功能單位，是維持生命活動的最根本部分。植物細胞一般由細胞壁、細胞膜、細胞器、細胞核等組成。近期，中國科學院植物研究所王印政研究組發現了一種全新的細胞類型，即充滿水敏性粗麪內質網的收縮細胞，它與常規的細胞不同，直接決定了植物能自己運動這一行為。

斑葉唇柱苣苔（Chirita pumila）也稱“斑葉草”，是一種隸屬於苦苣苔科的植物，其葉子上有斑紋形狀，外觀較奇特，它們的生長週期較短，植株矮小，能夠自花授粉。斑葉唇柱苣苔通常被植物學家們用來廣泛研究。

斑葉唇柱苣苔，圖片來源：Flickr，拍攝：Nicholas Turland

植物一般不能發生自主運動，但是植物學家在研究斑葉唇柱苣苔的過程中，卻發現斑葉唇柱苣苔的柱頭在接觸水後具有自發運動的特性。

為了探索原因，科學家將斑葉唇柱苣苔的柱頭進行了解剖分析。在顯微鏡下發現，斑葉唇柱苣苔的柱頭由乳頭細胞、維管束、薄壁細胞和背面表皮組成。而它們的維管束上竟有高達 10 層的細胞，佔了層板厚度的一半。

在柱頭接觸水呈現開放和閉合狀態時，這些細胞的形態存在着明顯差異。由此可見，這些細胞的本質是區別於薄壁細胞的，植物學家將其定義為收縮細胞。

斑葉唇柱苣苔柱頭的開閉狀態圖

藉助冷凍電鏡對收縮細胞進行表徵，顯示這些細胞內部呈現網狀結構，與常規的細胞不同，細胞核在細胞的邊緣而非中心。

（A）柱頭解剖圖，（B）柱頭正面，柱頭的上部閉合，下部展開，向外側開成 60º 角，（C）正面閉合柱頭，（D）柱頭背面，（E）柱頭側面，（F）開和（G）閉柱頭的縱向解剖切片，(H）開和（I）閉的部分切片放大圖。圖片來源：參考文獻[1]

當柱頭吸水時，收縮細胞的體積會加大，形態上與初始狀態相比會拉長超過 8 倍，説明收縮細胞內部有對水敏感的物質，接觸水後這種膨脹的行為使細胞體積擴大，這與柱頭的伸長和收縮運動是緊密相關的。

同時，藉助於電鏡和熒光實驗對細胞進一步分析，顯示細胞的網狀結構的本質是粗麪的內質網，網狀結構上嵌有核糖體。此外，實驗觀察到斑葉唇柱苣苔的柱頭在開合運動時，收縮細胞也會隨着運動，由此可見，兩者是緊密相關的。

收縮細胞結構，（A~H）冷凍與透射電鏡下的（A~D）收縮細胞和（E~H）薄壁細胞，熒光實驗表徵（I、J）薄壁細胞和（K、L）收縮細胞，（M）細胞的熒光信號，（N~Q）柱頭開合運動。圖片來源：參考文獻[1]

會動的植物其實有很多！

會動的植物遠不止上面所提到的斑葉唇柱苣苔，實際上，很多我們生活中常見且無比熟悉的植物也是“運動員”。

1

向日葵

**“向陽而生”，是我們對向日葵的常規認識。**由於太陽光照射會直接影響向日葵內部的生長素分佈情況，進而影響細胞生長情況。因此，為了更好地接受到太陽輻照的光線，向日葵會隨着太陽運動。

向日葵。圖庫版權圖片，轉載使用可能引發版權糾紛

2

含羞草

**當我們觸碰到含羞草的葉子時，由於受到外界的刺激，它們的葉柄會下垂，進而合併上葉子。**過了一段時間後，它們的葉子又會自己打開，恢復原狀。

之所以存在這樣的運動，是和它們葉子上下部分的細胞結構有關，上部的細胞壁更厚且細胞更密，下部的更薄且細胞分佈更疏。因此在外界刺激之下，下部的細胞透性快速加大，葉子便會下垂閉合了。

含羞草。圖庫版權圖片，轉載使用可能引發版權糾紛

3

合歡花

除了向日葵和含羞草之外，**六七月份公園隨處可見盛開的合歡花也會運動。**在白天時，合歡花會在草叢中肆意綻放，但一到夜間便會悄悄地閉攏，這與它們的感夜性有關。當它們感受到外界光線的變化時，便會隨之發生運動。

合歡花。圖片來源：wikipedia

結語

世界之大，不同的生命都有獨特之處，會動的植物是不是讓你的眼前一亮？

找一個寧靜的午後，伴着和煦的陽光和輕柔的微風，觀察這些綠意的悄然變化。或許在觀察中，你就能漸漸走入生物變化的奇妙大門。

參考資料

[1] Yin-Zheng Wang and others, A new type of cell related to organ movement for selfing in plants, National Science Review, Volume 10, Issue 9, September 2023, nwad208.

[2] 劉柏玲.斑葉草(Chirita pumila)遺傳轉化體系的建立[D].中國科學院大學,2013.

[3] 孫智敏.植物運動探因[J].化石, 1997(1):2.DOI:CNKI:SUN:HSZZ.0.1997-01-016.

策劃製作

出品丨科普中國

作者丨石霧遙 生物學博士

監製丨中國科普博覽

責編丨林林、金禹奮（實習生）