植物电的发生和传导

据研究，细胞内原生质对某些离子的结合能力很强，因此在细胞膜内外造成离子不平衡的分布。有一种轮藻（淡水藻类），节间细胞极大，长数厘米以上，宽也有几毫米，是研究植物电的好材料。在轮藻细胞中央的液泡中，钾离子的浓度很大（是细胞周围溶液中的1 065倍），它们拼命朝细胞外面挤；可是，由于细胞内蛋白质对钾离子有吸引力，钾离子只能挤到细胞的表面，便停止不前。这样，细胞表面便积聚了相当多带正电的钾离子，因而带正电，细胞内则相对地带负电。若把一根电极放在细胞表面，另一根插到细胞里面，电流计的指针就会偏转（见图1）。这就是所谓休止电位，是细胞内外离子浓度的不同所造成，在轮藻上可以达到100～200毫伏。

此文发表于1961年“科学画报”7期208-210页。

研究证明，植物在受到震击、刺伤、切割，各种辐射、光、电流、磁场、离心力、重力、热、盐溶液、毒物等等的刺激后，便会发生兴奋。这种兴奋有时以电波的形式传导，并且对外界产生相应的反应。

图1　植物的休止电位

图2　动作电流的产生

（a）没有受刺激的细胞膜（b）、（c）、（d）受刺激后电流传布的过程
图注：箭头所示为局部电流产生之处。

动作电流的产生，是由于受到刺激处的细胞膜发生了化学变化，使对离子的透性起了变化。据测定，轮藻细胞在受到电极刺激时，细胞膜的电阻降低至平时的1/200，因而造成细胞膜两边电荷相反的分布：膜外带负电，膜内带正电。这样，它同邻近的部位间便产生了局部电流，使那里的电荷分布也发生同样的变化，而原来刺激点的电荷随即又恢复了原状。电流便如此相继传导下去（见图2）。这种电流能从细胞的一头传到另一头，但也可能中途便消失。这就是在含羞草中当“通讯员”的电流。葫芦科、葡萄科等攀缘植物的茎、卷须以及其他植物中，都能找到这种电流。但在不同植物中，它的传导速度是不同的：在葡萄和轮藻中，大约是每秒钟1厘米；而在含羞草中则每秒钟可达30厘米。