德國團隊研究顯示植物對策略具決斷能力

Michal Gruntman et al., Decision-making in plants under competition, Nature Communications, 2017.

【本刊訊】德國蒂賓根大學(University of Tübingen)演化與生態研究所的科學家,研究出植物能根據其「對手」的身形與密集度,從中選擇最理想的競爭策略,並在新一期《自然通訊》(Nature Communication)中發表該篇文章。




動物在環境裡遇到競爭者時會產生不同的行為,視競爭者的狀況,牠們會對戰或逃避,也有些會採取容忍的策略,比如當對方比自己大且強壯許多,則會盡可能以逃避及容忍的策略為主。而植物可透過許多不同的線索偵測競爭者的出現,如光照量減少、或當光經過葉面時的紅色與遠紅色波長比(R:FR), 而這些線索將會引發植物的幾種反應:(1)對抗性垂直生長(confrontational vertical elongation), 植物本身向上生長並對其他鄰近植物產生蔽蔭;(2)對蔽蔭提高容忍度(shade tolerance)使其能在有限的光照下生存;(3)側向逃避(lateral avoidance),植物直接遠離競爭者生長。

本篇研究作者格朗特曼( Michael Gruntman)表示,植物對光照之競爭產生的這3種反應在文獻中都有詳實記載,然植物對方法的「選擇」卻鮮少受到關注。本篇研究欲探討植物是否能視情況,如對手的體型大小或群聚密度,來決定使用哪一種方案。

研究者使用克隆植物(clonal plant)匍匐委陵菜(Potentilla reptans),並對其模擬不同的光照競爭情境;而在實驗裡,所有的植株皆為相同基因型的分株。此外,為使情境逼真、團隊利用綠色垂直條紋狀過濾器來減少光照量與R:FR,並透過對模擬植株之高度與密集度進行改變,可產生各種不同的光照競爭情境。

最終的結果顯示,匍匐委陵菜真能從中選擇最佳方式來因應其所遭遇的情況!當匍匐委陵菜遇上個子矮小但相對密集的植株,便會出現強烈的對抗性垂直生長;但倘若遇上高個兒且密集的植株,匍匐委陵採就會像個縮頭烏龜、以增加或改變葉片面積等提高蔽蔭容忍度的策略為主;最後,當這些植物遇到的植株個頭雖高、但並不那麼密集時,便會產生向外逃避的行為。

此篇研究的發現意味著植物能針對競爭者的密集度與能力進行評估,並產生合宜的行為與策略。格朗特曼指出,這種針對競爭者特性來決定策略的能力,對生存於異質環境(heterogeneous environments)的植株而言相當重要。除此之外,研究內容亦證明植物對環境中的複雜資訊,具備良好的統合與選擇能力,能斟酌狀況產生最適切的因應方法。

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