同一株植物为什么叶子形状大不相同?

貌似不能用细胞分化来解释吧?求高人解答。有人肯回答吗?

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9个答案
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哇哈哈,这个我貌似知道~
这是植物在发育的不同时期器官形态的改变。因为植物与动物不同,动物自出生以来就基本具有全部器官,发育是基于已有的器官;而植物的器官是一点一点长出来的,生长与发育同时进行,而已形成的器官不会在不同的发育时期有所改变。这也就造成了他们幼年和成年的不同样子,同时浮现在咱们眼前的情形。
图上没有缺刻的叶子是构树幼年(juvenile)时期的叶子,而有缺刻的是其成熟(mature)时期的叶子,前者在时间上的年龄比后者大,但是后者在发育阶段上的年龄却大于前者。于是多年生的树木都呈现出一种锥形的发育结构,里层的更“老”,但是属于“青少年”,外层的更“嫩”,但是已经是成熟的了。这种形态在柏树中很常见,里层为刺状叶,外层为鳞状叶。
不好意思找不到 cone of juvenility 的图贴给你,lz脑补一下吧……

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这是构树……叶子形态本来就多变、与病虫害无关……

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史军植物学博士,科学松鼠会成员

2013-06-03 11:59

题图是构树的两种叶片,全缘的卵状叶是新叶,掌状叶是老叶。

实际上,异形叶在植物中是普遍存在的现象。比如,圆柏就用两种叶子,刺状的和鳞状的,再比如,我们吃的白菜叶片和白菜抽薹开花时的叶片。说到底,叶片的形状都是由基因决定的,但是,我更关心的这些特殊形状的叶片究竟有什么用。

圆柏的叶子,一般来说在植株基部的通常是刺状叶,顶部和内侧的是鳞状叶,这可能能防御草食动物有关系,谁没事去啃刺呢。


下面是一些叶片。
图1和2都是蓝桉树的叶片,1是幼年的蓝桉的叶子,2是成年的桉树的叶子,从椭圆状变成了长条状(植物学上叫披针形)。为什么会变化,不清楚。有人猜测,披针形叶片更利于保持水分,提高光合效率。只是,没有确切报道。
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有些植物的叶子,是可以用适应性来解释的,比如水毛茛,图3中这个沉在水底的叶片,羽毛状是最佳选择,这样能增加与水接触的表面积,水中的二氧化碳和氧气可不像空气中这么容易吸收。如果出了水面,这些羽毛就没用了,吸收阳光的片状物才是正道,于是有了图4中的叶片
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不过这不算是最复杂的,最复杂的要数慈姑了,在水下是带状的,在水面是圆形的,在水面之上又是戟形的。跟不同的生活环境相关,类似于水毛茛。
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冷月如霜植物细胞生物学博士生

2013-06-01 09:06

可能造成这种现象的原因有不少,但我不知道哪个才是真正的原因。。

1. 在拟南芥里,刚长出来的两片子叶与后来长出来的真叶模样是不一样的。不知道是否在这株植物里有类似的机制。

2. 也有可能这种植物的细胞凋亡机制很厉害。右边的那片叶子在发育早期可能受到了虫咬等,就凋亡成了这样。。仔细看的话,右边那片叶子外缘是有锯齿的,但凹陷进去的部分貌似没有锯齿。

3. 植物病毒影响了叶片的模样

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ArtemisiaLiu植物分类学博士

2013-06-04 18:59

构树的叶子裂与不裂的情况,不能用新叶和老叶来解释。在发育阶段时,叶子裂还是不裂就已经决定了,不可能幼叶时不裂等长大后就裂了,或者说幼年植物的叶子不裂而成年植株的叶子裂。
事实上,在桑科植物中,许多种类都有多型叶(不裂,或裂一边,或裂两边),如桑属Morus,构属Broussonetia,柘属Cudrania,榕属Ficus。实际观察的结果是:幼年树中,裂叶所占比例较大,且叶片往往稍大,而成年树中,不裂叶所占比例较大,且叶片往往稍小,跟楼上“虞晓葵”的观点恰好相反。
网上有一份台湾小学生做的研究报告(http://www.baidu.com/link?url=eCv6p4N3a9B6lWMvqhn5H7TGaB9ByQiczQc5CFjg3GF5kQWzbMFCkpG7JjfJA-uF,用统计的方法对可能影响构树叶形的因素进行了调查,结果表明:构树的叶形多变与性别(构树为雌雄异株)和生长环境无关,而与年龄有显著关系,越大的构树,叶子多为卵心形,越小的构树,叶子多为三裂至五裂。
至于这种现象是什么原因造成的,我们还搞不清楚,可能与楼上”大伟和小伟“提到的光照有一定关系,但肯定还有其它多种因素。

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Ilex发育生物学博士生,植物分类爱好者

2013-06-03 13:50
支持者: 史军 窗敲雨 moogee Ent

我的猜测:@Ent @冷月如霜 @虞晓葵 @史军

首先,异型叶的情况很常见,@史军 老师已经讲得很清楚了,构树的这种情况,可能是防虫机制

植物王国中曾经讲到过西番莲叶子模拟出蝴蝶产卵的黄色斑点,从而避免被产卵。(构树是不是模拟了被虫子啃过的样子,从而避免被产卵????)

还有曾经看到过bbc纪录片life中的现象,可能跟这个有关系:
一种马利筋属植物和帝王斑蝶的长期协同进化,帝王斑蝶产卵在马利筋叶子上,幼虫孵化出来,咬开马利筋叶子的时候,马利筋乳汁流出来,很粘稠,很多幼虫因此丧命。(构树是桑科植物,它也是有乳汁的,不过没有萝藦科那样粘稠,不知道是不是也能起到类似作用???)

至于分子机制,@虞晓葵 讲的很清楚了,再具体一些的话,应该主要是生长素(auxin)在叶片上局部浓度不同以及某种信号触发的凋亡 @冷月如霜 共同作用的结果。[不过这种凋亡应该不是病毒触发的,而是一种正常现象]
附上一个生长素浓度梯度对叶片形状的调控(例子不是特别好)

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很多植物都有两个或以上叶形的~在不同的生长周期出现
学园林植物学的时候记的很痛苦~

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上次还和老师讨论说做构树叶子裂缺的研究的,结果老师说这个不好研究就放弃了= =不过结合龟背竹这些植物来看可能和受阳光的照射的方式有关系,上次看的松鼠的一篇文章说的是龟背竹的,可以参考下http://songshuhui.net/archives/64683

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我种过益母草,叶子有三种变化。我也算长知识了。

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