植物生理實驗 捕蠅草的捕蟲運動

<本內容參考Backyard Brains教學資源，嚴禁轉載>

捕蠅草的英文為Venus Flytrap，字面如果直譯可稱為「維納斯的捕蠅陷阱」，當昆蟲(例如蒼蠅)進入如陷阱般的葉面時，只要在短時間內觸碰兩次感覺毛，陷阱就會迅速的閉合，昆蟲再也無法脫逃，並成為捕蠅草的美味佳餚。

究竟上述的過程透過哪些機制呢? 本次實驗將透過觀察植物內的電訊號，來探索捕蠅草的「捕蟲運動」

實驗目的

在此實驗中，透過植物電訊號的偵測，探索捕蠅草的「陷阱」接受刺激後產生動作電位的過程，深入認識其動作電位的訊號，以及影響因素

實驗設備與材料

• 植物電訊號盒
• 捕蠅草

背景知識

我們的體內存在神經系統，因此可以快速感知週遭環境，並做出反應。所有的人類皆有神經系統，動物也有神經系統，然而，植物沒有。但是沒有神經系統不代表沒有辦法感知外界環境，並做出反應。在一週的時間裡，我們可以發現有些植物會漸漸面向有光源的地方生長；有些植物會纏繞著接觸的物體表面生長；有些花朵在白天綻放，夜晚下垂。除此之外，甚至有些植物可以非常戲劇化的方式移動，例如捕蠅草和含羞草

捕蠅草來自美國北卡羅來納州的沼澤，平時生活在營養貧乏、水淹的土壤中。捕蠅草可以像其他植物一樣進行光合作用，然而，它除了透過陽光來合成養分外，為了補充營養供給，它可以捕獲並吃掉昆蟲，從昆蟲中提取氮和磷，以合成它所需的養分(胺基酸、核酸與其他分子…)

如果你仔細觀察捕蠅草，可以發現它的葉子內部有非常細小的「感覺毛」。如果一隻警戒較低的昆蟲接觸了感覺毛，葉子即產生動作電位。這與我們在神經元中所看到的動作電位不同，這是基於鈣離子、鉀離子和氯離子的移動(神經元與肌肉的動作電位是基於鈉離子和鉀離子的流動)，並且它所持續的時間比其他所有動作電位都還要長

如果觸發毛在20s內被觸碰兩次(在20s內觸發兩個動作電位)，如「陷阱」般的葉片就會閉合。陷阱的閉合與肌肉作用無關(植物沒有肌肉)，而是由於滲透壓的變化，導致「陷阱」葉片的曲率形狀快速變化。有趣的是，動作電位的觸發並不總是成功，這取決於季節、溫度、植物的健康程度…，與我們人類截然不同的是，即使無法產生動作電位，對捕蠅草的傷害並非是毀滅性的。

在本次實驗中，我們將透過「植物電訊號盒」觀察植物的動作電位，歡迎進入新時代的植物電生理世界!

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