植物怎樣“看見”光從何處來

植物沒有視覺器官，那么它們如何知道光從哪里來呢？在一項結合了生物學和工程學專業知識的研究中，瑞士洛桑大學和洛桑聯邦理工學院的聯合研究團隊發現，光敏植物組織利用空氣和水之間界面的光學特性來產生對植物“可見”的光梯度。研究結果發表在最新一期《科學》雜志上。

感知光線從哪里來對植物來說尤其重要，植物利用這一信息來定位其器官，這一現象被稱為向光性。這使它們能夠捕獲更多的太陽光，然后通過光合作用將其轉化為化學能。

盡管引發向光性的光感受器早已為人所知，但光敏植物組織的光學特性仍然是一個謎。此次，研究人員發現了一種令人驚訝的組織特征，使植物能夠檢測到定向光信號。

研究人員觀察了模式生物擬南芥的一個突變體，發現它的莖非常透明。他們發現，野生植物幼莖的天然乳白色外觀實際上是由于各種組織中的細胞間通道中存在空氣。在擬南芥突變體標本中，空氣被水溶液取代，從而使它們呈現出半透明的外觀。

充滿空氣的通道使光敏莖能建立可被植物“讀取”的光梯度，據此植物可確定光的來源，這種現象是由于構成大部分活體組織的空氣和水的光學特性不同所致。具體地說，空氣和水具有不同的折射率，這會導致光在穿過幼苗時發生散射。

研究人員由此揭示了一種新機制，這種機制使生物體能夠感知光的來源，以調整器官（如葉子）位置，進而優化光合作用。

◎ 來源|科技日報