植物怎样“看见”光从何处来

科技日报讯 （记者张佳欣）植物没有视觉器官，那么它们如何知道光从哪里来呢？在一项结合了生物学和工程学专业知识的研究中，瑞士洛桑大学和洛桑联邦理工学院的联合研究团队发现，光敏植物组织利用空气和水之间界面的光学特性来产生对植物“可见”的光梯度。研究结果发表在最新一期《科学》杂志上。

感知光线从哪里来对植物来说尤其重要，植物利用这一信息来定位其器官，这一现象被称为向光性。这使它们能够捕获更多的太阳光，然后通过光合作用将其转化为化学能。

尽管引发向光性的光感受器早已为人所知，但光敏植物组织的光学特性仍然是一个谜。此次，研究人员发现了一种令人惊讶的组织特征，使植物能够检测到定向光信号。

研究人员观察了模式生物拟南芥的一个突变体，发现它的茎非常透明。他们发现，野生植物幼茎的天然乳白色外观实际上是由于各种组织中的细胞间通道中存在空气。在拟南芥突变体标本中，空气被水溶液取代，从而使它们呈现出半透明的外观。

充满空气的通道使光敏茎能建立可被植物“读取”的光梯度，据此植物可确定光的来源，这种现象是由于构成大部分活体组织的空气和水的光学特性不同所致。具体地说，空气和水具有不同的折射率，这会导致光在穿过幼苗时发生散射。

研究人员由此揭示了一种新机制，这种机制使生物体能够感知光的来源，以调整器官（如叶子）位置，进而优化光合作用。