植物解剖学专期末报告 Student: Shan-Hsueh Yao Advisor: Chang-Sheng Kuoh
修课动机 当初修这堂课的目的,与因为未的研究材--花有关,因此想要加 强自己对植物的基本解,以期将在判断花的结构时能够得心应手.虽然我 是以现今主的分子生物学角,探讨基因与基因之间的互动如何造成花个体 上的差.但是这些建构在分子层面上的研究,最终还是要回归到花本身: 无法判断花的结构发生麼改变,那麼分子的研究於空谈.欲解哪些 特定的基因会在花的发育时期,影响其构造或功能,要结合对结构的熟悉 ,以辅助实验结果之判断.因此,我期许自己能在这堂课上学习到植物解剖方 面的知与技能,以应用在未的研究上.
修课心得 将过一学期下的修课程,敢自己对植物解剖学有透彻的解,但是 相较於半前,我对植物的基本构造的认,确实提升少.从最基本的名词解 释入门,透过大家对各植物组织与结构的介绍,以及师在旁协助解,仅加 强我对植物已有的基础认知,也让我认多从前未知的植物构造.其中最我 感到讶的,是植物经漫长的演化后,所具有因应环境变化的妙构造:由於 植物具有坚硬的细胞壁,所以它无法像动物一样活动,以逃避环境的压或天敌 的攻击.因此,植物常常会特化出一些奇特的构造因应这些逆境,如有些植 物表皮细胞会特化成蜜腺 (nectary) 分蜜液,给蚂蚁一些甜头,让它们攻击其 他植食性生物的啃食;草植物则大多含有矽细胞 (silica cells),以阻碍植食性 生物进食;某些生长於迎风坡或寒地区的植物,其表皮细胞上常含有许多的毛 体 (trichomes),以防止水分或是热能的散失.
记得曾在溪头的空中走赞叹台湾杉之美,惊叹植物将水分运送到 30 多 公尺高的树顶,那极其妙的运输结构.试想水份从植物的根部进入后,要经过 毛细管现象以及蒸散作用将水分由根部往树顶输送,那是多麼浩大的工程.在此 过程当中,植物为防止水分输送的导管或假导管被空气堵,於是演变出壁孔 的构造,让水分可以做横向的通到另一管道,再进纵向的输送.由於植物的 木质部仅具有运输的功能,也要扮演支持的角色,因此观察植物木质部的管形 结构,可发现演化愈高等的植物,其管形结构的运输及支持功能的特化分工越明 显;演化较低等的植物,其管形结构则倾向兼具这种功能. 后半段的课程,从大家对 Annals of Botany 期刊的报告中,我认到许多关 於植物解剖的技术,如:片,染色,解法,扫描式及穿透式电子显微镜… 等.这才解原片有分最简单的徒手片,可以观察新鲜的植物组织;也会 依照材的特性,以木材或石固定,再以动式片机出适当的厚;当然 选择合适的片刀,也是一门学问.记得课程中曾介绍到钻石片刀,而师实 验室正好也有这项设备,让我们得以一窥钻石片刀的真面目.虽然价格菲, 但是对於钻研植物解剖的学者们,为出完美的片,我想这些代价或许是值 得的吧.染色则是让同组织细胞呈现同颜色以於观察,有的染剂在同的 酸碱值环境中,会呈现出同的颜色;而解法可用於观察植物的木质部. 其中最我印象深刻的是植物是如何得以适应其多样性生态环境的变迁:在 明宜学姐的报告中 曾提及 Bursera morelensis 这植物会产生许多像空包弹一 , 样没有种子的果实 (parthenocarpy),而这些果实的形成原因与昆虫寄生有关 (Parthenocarpy and Seed Predation by Insects in Bursera morelensis).根据观察结 果,在 Bursera morelensis 中,越多无种子的果实伴随著越多被寄生的果实. 正常和无种子的果实在发育的早期,可由外观或是藉由解剖辨出.其中引 起大家好奇的是,为何 Bursera morelensis 在一开始就摒弃这些被寄生的花, 还要让它发育成果实 虽然最终还是没有讨出个所以然,或许就如作者所言, 下这些具有种子的果实,可以减少具种子的果实被吃掉的机.
我报告的部份,则是探讨植物在外太空的发育情形 (Xylem Development and Cell Wall Changes of Soybean Seedlings Grown in Space).实验结果显示,生长 於外太空的植物,其细胞壁在发育的初期,会受到某种程上的干扰:如纤维 素微纤维 (cellulose microfibrils) 的排较为松散,无方向性,但这些现象会随 著发育的过程而消失.由於这些干扰会影响到植物壁的结构,故在外太空生长 的植物,除发育上较生长於地球的植物得慢之外,它们的形态并无太大差 .或许这个实验只是将生长在同重下的植物,做解剖上的观察,用 麼新奇的技术 但它确实是人将想迁居到其他星球时 一个必要的前置作业 , , . 从植物和其他生物的互动,或是植物为因应环境变迁所做的改变,可以发 现植物为适应多样化环境所演变出的生存之道.除此之外,Eulophia foliosa 这 种花衍生出延长花粉盖脱的机制,以避免自花授粉 (Anther Cap Retention Prevents Self-pollination by Elaterid Beetles in the South African Orchid Eulophia foliosa).而这些妙的改变,皆是植物长期演化下的结果,故就我们目前所知 的,还只是导致植物具有某些特质的一小变因.因此期待未学者能整合这方 面的知,让我们能深入解植物如何适应多样性的生态环境.