植物體通常會受外界環境因子刺激,產生改變生長方向或開花等反應。以下舉例說明植物體受光、重力、機械性及低溫等刺激而產生反應的現象。
植物在接受不同的光刺激後,可能有不同的反應,例如:莖因側向光照而向光彎曲生長;種子萌發與幼苗生長,因接受不同波長的光而受到抑制或促進;有些植物則因光照的變化,而影響葉的方位或開花等。
置於窗邊的植物會朝向窗外生長(圖2-30),這是因為當植物受到單一方向的光照時,由於背光側細胞的伸長有較向光側明顯之不等生長的現象,導致莖頂朝向光源彎曲生長,此現象稱為向光性。
有些植物的種子對光刺激很敏感,需在照光後才容易萌發,例如:萵苣種子(圖2-31);然而有些植物種子的萌發卻受到光照抑制。另外,在黑暗中生長的幼苗,呈現植株細長且缺乏葉綠素的情形;而在光照下生長的幼苗則明顯較粗短且呈綠色(圖2-32)。
有些植物對光照敏感,其葉會有在白天平展,甚至朝向光源,但在夜晚則閉合的現象,例如:含羞草、酢漿草等(圖2-33),此現象與每天的晝夜變化相配合,故俗稱睡眠運動。
一天 24 小時中,白晝與黑夜長短之週期性變化稱為光週期。有些被子植物對晝夜長短的季節性變化較敏感,它們會因為感受到不同季節的光週期差別,而有不同的開花反應,此現象稱為光週期性。
科學家研究發現,有些植物的光週期性是藉由所接受連續黑暗的長度來調節,此介於開花或不開花所需的連續黑暗時間,稱為臨界夜長。需感受到外界連續黑暗期比「臨界夜長」還長才會開花者,稱為長夜植物或短日照植物,例如:主要在冬天開花的菊花、草莓等。相反地,需感受到外界連續黑暗期比「臨界夜長」短才會開花者,稱為短夜植物或長日照植物,例如:主要在夏天開花的鳶尾、菠菜等(圖2-34)。一般而言,不同植物的臨界夜長多有差別,例如:同屬於長夜植物的菊花及大豆,其臨界夜長分別是8及10小時,故菊花與大豆分別需在超過8及10小時之連續黑暗下,才會開花。此外,有一些植物的開花並不直接受到晝夜長短的影響,故稱為中性日照植物,例如:向日葵、玉米等。
科學家研究發現,有些植物的光週期性是藉由所接受連續黑暗的長度來調節,此介於開花或不開花所需的連續黑暗時間,稱為臨界夜長。需感受到外界連續黑暗期比「臨界夜長」還長才會開花者,稱為長夜植物或短日照植物,例如:主要在冬天開花的菊花、草莓等。相反地,需感受到外界連續黑暗期比「臨界夜長」短才會開花者,稱為短夜植物或長日照植物,例如:主要在夏天開花的鳶尾、菠菜等(圖2-34)。一般而言,不同植物的臨界夜長多有差別,例如:同屬於長夜植物的菊花及大豆,其臨界夜長分別是8及10小時,故菊花與大豆分別需在超過8及10小時之連續黑暗下,才會開花。此外,有一些植物的開花並不直接受到晝夜長短的影響,故稱為中性日照植物,例如:向日葵、玉米等。
植物組織可感受重力的刺激而產生不同的生長反應,且受刺激部位不同,反應方向也不同。
被子植物從種子萌發長成幼苗,再發育為成熟植株的生長過程中,常見根向下往土壤中生長,而莖則向上往空中生長。若將植株平行地面放置,其根與莖則會表現出彎曲生長的情形(圖2-35),這說明了植物會受重力的影響,而有不等生長的現象。由於根的背地側細胞伸長較明顯,造成根向地彎曲生長,稱為向地性,又稱正向地性;相反地,莖的向地側細胞伸長卻比背地側明顯,故出現背地彎曲生長,稱為負向地性,即俗稱的背地性。
植物因接觸物體或受到碰觸、搖動等機械性刺激後,可能會有改變生長方向、或是碰觸部位產生快速變化等不同反應。
有些植物的幼芽、根或捲鬚接觸到物體時,會產生彎曲生長的現象,稱為向觸性。幼嫩的芽或根碰到如石頭等堅硬物體時,其接觸面的細胞也明顯較另一側的細胞大,故可沿著物體表面彎曲生長而伸長,繞過該物體,以避免幼嫩組織受傷;同理,蔓藤植物的嫩莖則是接觸面的細胞較另一側小,藉此纏繞物體或枝條,以支撐植物體,攀緣至陽光充足的地方,如姬牽牛(圖2-36)。
有些植物對機械性刺激十分敏感,一感受刺激,該部位即快速改變其外形,此反應稱為觸發運動,例如:含羞草的葉遭碰觸或搖動時,直接受到刺激的小葉會迅速閉合(圖2-37)。這種反應的產生迅速,且反應的方向與刺激的方向沒有明顯關聯性,與上述的向觸性反應機制是不同的。
生長於溫帶地區的落葉植物,於秋天時節葉片會變黃或變紅而掉落,顯示環境溫度的改變會影響植物的生理變化。
此外,溫度變化的刺激也可影響植物開花,特別是低溫誘導植物開花的現象,稱為春化作用。俗語說:「不經一番寒澈骨,焉得梅花撲鼻香。」正是春化作用最好的寫照。許多在春天開花的植物,例如:杜鵑、鬱金香、水仙等,需經冬天低溫刺激以誘導開花,若未經低溫刺激,就像水仙只會長出如青蒜的綠葉,而沒有明顯花莖,這即是歇後語「水仙不開花-『裝蒜』」的由來。
此外,溫度變化的刺激也可影響植物開花,特別是低溫誘導植物開花的現象,稱為春化作用。俗語說:「不經一番寒澈骨,焉得梅花撲鼻香。」正是春化作用最好的寫照。許多在春天開花的植物,例如:杜鵑、鬱金香、水仙等,需經冬天低溫刺激以誘導開花,若未經低溫刺激,就像水仙只會長出如青蒜的綠葉,而沒有明顯花莖,這即是歇後語「水仙不開花-『裝蒜』」的由來。