植物到底有多少種髮型?
不管是誰,只要對植物有興趣,在認識植物的過程中,一定會被各種毛 (Trichome) 搞得很累,舉凡毛的種類、模擬兩可的密或疏被毛、毛的生長位置等,一一辨識與釐清的過程實在讓人頭大。這點不僅深深困擾愛好者,對於研究者來說,毛也是讓人又愛又恨的存在。毛常在不同類群之間提供一定程度的變異,但是毛的變異常在類群之間具有多少的重疊,讓人難以捉摸。再加上毛幾乎沒有系統化研究的文獻可供參考,所以通常只能採取非常保守的方式描述。而這種方式,其實一定程度上低估了毛應用於分類研究的價值,也難以真正反應毛的生態功能。
去年來自美國的研究者Watts和Kariyat發表了一篇報告,試圖解決這樣的問題。他們認為過去有關毛被物的研究的困難之處在於傳統上對毛的分類僅有腺毛和非腺毛兩大類,但這樣粗略的分類沒辦法有效的了解其類型和功能;其次,詳細觀察毛的形態需要昂貴的儀器和困難的技術;最後,取得毛的形態、大小和密度需要密集且詳盡的工作流程。因此,他們試圖以一套系統性的方式,解決上述毛在研究上的困難。他們選擇的研究對象是茄屬 (Solanum) 植物,這是一個非常大的屬,約有3000種以上的植物,廣泛分布於世界各地。這屬植物具有相當高的毛被物多樣性,過去也有許多相關研究,因此相當適合作為研究對象。他們取樣了14種茄屬植物,包括野生的種類以及人為栽培的作物。利用桌上型的掃描式電子顯微鏡觀察植物葉片上的毛,比較特別的是,有別於過去的掃描式電子顯微鏡的觀察流程,需要將葉片進行一定程度的前處理,這個研究的新鮮葉片不經任何處理,在新鮮狀態就直接上機觀察,紀錄毛的種類並量測其密度和尺寸。對於毛的分類部分,作者先廣泛地收集過去茄屬毛被物的的相關文獻,並且統整過去使用的術語與定義,用來分類不同的毛被物類型。
研究人員於14種茄屬植物中發現的主要的20種毛被物類型。其中A-E為星狀非腺毛、F-L為單一非腺毛、M-T為腺毛。credit: Watts and Kariyat 2021
研究結果將毛的種類分為3大類共20種類型的毛,包括星狀非腺毛 (5種)、單一非腺毛 (7種) 以及腺毛 (8種)。每個種類的毛又可以分為數個不同的亞型,而這些所有的毛被物類型加起來,竟然高達57種之多 !(有興趣知道是哪57種的話可以參考文章的表3)。這個研究顯示過去或許完全低估了毛的多樣性,但由於毛的變異太大,加上文獻的混亂,造成學者對毛的研究敬而遠之。本研究雖然研究的類群不多,但是在毛的研究上確立了一定的研究流程,再加上掃描式電子顯微鏡的普及,使得精確辨識毛的形態與分類變得相對容易。除了茄屬植物以外,許多其他類群都有相當多樣化的毛,若能使用這種方式系統性的研究這些毛,或許可以對這些毛的變異以及其生態功能有更好的認識。
Watts, S. and R. Kariyat 2021. Morphological characterization of trichomes shows enormous variation in shape, density and dimensions across the leaves of 14 Solanum species.