我們整理文件，手上被 A4 紙劃了一個(gè)口子；不慎摔一跤，膝蓋被地面磕出傷口……沒關(guān)系，只要消消毒，沒幾天就結(jié)痂、愈合了。而很多動(dòng)物受點(diǎn)小傷，會(huì)舔舔傷口，曬曬太陽，過不了幾天又生龍活虎。

動(dòng)物可以如此，那大家有沒有想過，植物受傷又該怎么辦呢？

畢竟大多數(shù)植物扎根在土壤中固定生長，無法像動(dòng)物那樣主動(dòng)逃避危險(xiǎn)，只能通過生長位置和形態(tài)特征被動(dòng)應(yīng)對外界的威脅，與靈活性強(qiáng)的動(dòng)物相比，植物只能“被動(dòng)應(yīng)對”。

比如面對日趨嚴(yán)重的狂風(fēng)暴雨等極端氣候、各種新型病害侵襲、噬咬類草食性昆蟲和動(dòng)物等機(jī)械損傷，這些都可以給植物造成嚴(yán)重傷害。當(dāng)植物受傷時(shí)，裸露的傷口會(huì)成為外界病原菌和害蟲入侵的門戶，同時(shí)造成水分和養(yǎng)分的流失，導(dǎo)致植株長勢衰弱，生長和發(fā)育也因此受到影響，嚴(yán)重時(shí)甚至可能死亡。因此，植物把傷口晾著不管，絕不是什么好主意。

但是，絕大多數(shù)植物自己又不能動(dòng)，更沒法像人和動(dòng)物那樣對傷口做哪怕最簡單的處理，于是，迫于環(huán)境的壓力，植物演化出了一套獨(dú)特且高效的傷口修復(fù)機(jī)制，盡管它們無法移動(dòng)，但依靠自身的結(jié)構(gòu)和生化反應(yīng)，植物也能迅速修復(fù)傷口，阻止外界威脅入侵。那么植物是怎么“知道”自己受傷，又該如何療傷呢？接下來咱們就聊聊。

說到受傷，我們的第一反應(yīng)是“痛”，很多動(dòng)物也是如此，但植物作為一種擁有纖維素細(xì)胞壁的多細(xì)胞真核生物，它與動(dòng)物在基本構(gòu)造上具有天壤之別。植物并不像動(dòng)物那般擁有專門的神經(jīng)系統(tǒng)，遇到傷害時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)明顯的應(yīng)激反應(yīng)，比如尖叫、躲閃和攻擊等行為。

因此，許多人可能會(huì)覺得既然植物沒有神經(jīng)系統(tǒng)，想必受傷也毫無知覺，其實(shí)這種說法是不全面的。因?yàn)?/span>植物雖然不會(huì)像人或很多動(dòng)物那樣“疼痛”，但它們?nèi)匀荒堋爸馈弊约耗膬菏芰藗⒉扇?yīng)對措施。

原來，植物可以通過一系列復(fù)雜的生物化學(xué)機(jī)制感知外界的刺激。當(dāng)受到傷害時(shí)，植物會(huì)采取巧妙的應(yīng)對措施，如通過電信號、化學(xué)信號以及激素的調(diào)控，在分子層面上迅速做出反應(yīng)，啟動(dòng)自身的防御和修復(fù)機(jī)制。

比如很多植物葉片被人為采摘或者動(dòng)物啃食而受傷時(shí)，受損部分會(huì)釋放谷氨酸，這種物質(zhì)會(huì)讓植物受傷處產(chǎn)生鈣信號，并在短時(shí)間內(nèi)傳遞到植株全身。隨后植株便在體內(nèi)開啟防御機(jī)制，提醒植株的其他部位有危險(xiǎn)降臨，要做出防衛(wèi)。而它們的防衛(wèi)手段通常會(huì)有釋放防御激素，如會(huì)釋放一些吸引寄生蜂的臭味激素，這些寄生蜂會(huì)吃掉攻擊植物的昆蟲，或者觸發(fā)釋放味道難聞的化學(xué)物質(zhì)，使得昆蟲對它們失去胃口，以此來保護(hù)自己。

擬南芥對傷害的反應(yīng)，白色箭頭處為受傷處，閃光則表示鈣信號的傳遞  

圖片來自參考文獻(xiàn)

此外，植物受到傷害時(shí)，也能發(fā)出人類聽不到的聲音。有科學(xué)家做過大量實(shí)驗(yàn)，把番茄擠榨和煙草莖切斷后，這些植物其實(shí)能夠發(fā)出的超聲波。據(jù)統(tǒng)計(jì)當(dāng)番茄被擠榨的時(shí)候，在1小時(shí)內(nèi)發(fā)出了 25 種超聲波，煙草莖被切斷后則發(fā)出了 15 種超聲波，而沒有被切割和擠榨的植物，只是偶爾發(fā)出聲音，平均每小時(shí)測不到一次，可見植物對傷害還是有反應(yīng)的，只是我們平時(shí)很難感知到。

所以說，植物沒有神經(jīng)系統(tǒng)，它們恐怕不能像我們一樣感覺到“疼痛”，但它們也擁有復(fù)雜而獨(dú)特的感知與反應(yīng)機(jī)制，會(huì)以我們尚未完全理解的方式感知到自己受的傷害并做出反應(yīng)。

那么問題來了，就算植物能“感覺”到哪里受傷，它們也不能像動(dòng)物一樣迅速采取舔舐、自我包扎和利用周圍環(huán)境等行動(dòng)來修復(fù)傷口，那植物該怎么“療傷”呢？

事實(shí)上，植物雖然沒有像動(dòng)物那樣有專門的愈傷組織進(jìn)行愈合，但它們卻演化出了一套高效的修復(fù)機(jī)制，通過細(xì)胞再生、傷口封閉和分泌物質(zhì)等方式快速應(yīng)對損傷。正是這些獨(dú)特的生物學(xué)機(jī)制，使得植物能夠在受傷后迅速愈合，從而在環(huán)境壓力和外界威脅下繼續(xù)生存下去。

一旦受傷，植物的傷口處會(huì)立即分泌出樹脂、乳汁或其他化學(xué)分泌物，這些分泌物不僅能夠封閉傷口，防止水分流失，還能起到屏障作用，阻止病原體的進(jìn)一步侵入。比如松樹受到傷害后，傷口處就會(huì)分泌出松脂，保護(hù)傷口。與此同時(shí)，受傷后的植物傷口處會(huì)快速激活茉莉酸信號，茉莉酸信號可在傷口處誘導(dǎo)木質(zhì)素慢慢累積，加固受傷組織的細(xì)胞壁，同時(shí)封堵傷口，形成“結(jié)痂”。

而傷口在“結(jié)痂”過程中，由于時(shí)間較長，快速激活的茉莉酸信號不能持續(xù)響應(yīng)，此時(shí)植物還會(huì)產(chǎn)生脫落酸信號，以此接替茉莉酸信號，激活一種名為 RAP2.6 的關(guān)鍵蛋白，從而接力完成傷口處木質(zhì)素持續(xù)合成和累積，確保植物傷口持續(xù)修復(fù)，直至“結(jié)痂”痊愈，繼續(xù)生長。

植物正是依靠著這些獨(dú)特的生理機(jī)制，在生長過程中遇到的各類傷害，也能夠迅速修復(fù)傷口，減少生理和病蟲危害，從而確保其正常地生長和繁殖，這種高效的自愈能力不得不讓我們贊嘆生物適應(yīng)環(huán)境的奇妙之道。

看到這里，我們已經(jīng)知道了植物不僅可以感知到受傷，也還可以運(yùn)用自身強(qiáng)大的療傷能力維持自己的生命。此時(shí)，也許會(huì)有人問：科學(xué)家在究植物傷口的愈合，對人類來說有什么意義呢？

其實(shí)，植物受到傷害后，除了可以進(jìn)行自我修復(fù)外，有的還能自我替換（再生出各種器官），這就是植物再生。人們很早就發(fā)現(xiàn)了植物再生現(xiàn)象，并將其運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，如組織培養(yǎng)、扦插和嫁接等，以此來快速繁殖和延續(xù)親本的優(yōu)良性狀。如今科學(xué)家研究植物受傷的分子機(jī)制，將有助人類進(jìn)一步了解植物再生，從而進(jìn)一步改良再生方法，提升農(nóng)業(yè)技術(shù)，從而加速植物繁殖和提升植物優(yōu)良品質(zhì)。

除此之外，園藝修剪是園林苗木修整維護(hù)重要的一環(huán)，經(jīng)過正確修剪的苗木將變得更加健康和美觀。然而，在修剪過程中自然不可避免地會(huì)對植物造成傷害。園藝工人在園藝修剪中，如果能科學(xué)合理地利用植物的傷口愈合機(jī)制，選擇最佳的修剪時(shí)間、工具和方式，將可以有效降低修剪帶來的病害感染風(fēng)險(xiǎn)，幫助植物快速恢復(fù)生長，提升觀賞植物的美觀性和經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量。

因此，植物傷口的愈合不僅僅只是有利于植物本身，人類也能從中受益，研究植物的愈合機(jī)制，不僅能幫助我們更好地理解植物的生存策略，也為農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域帶來廣泛的應(yīng)用價(jià)值，造福于人類。

參考文獻(xiàn)

[1]Masatsugu Toyota et al. ,Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling.Science361,1112-1115(2018).DOI:10.1126/science.aat7744

策劃制作

作者丨李庭 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所

審核丨顧壘 中科院植物學(xué)博士 首都師范大學(xué)副教授

策劃丨丁崝

責(zé)編丨丁崝

審校丨徐來、林林

相關(guān)推薦