對於這些令人煩惱的問題,科學家們眾說紛紜。許多學者認為,在變形菌生存的最後階段,它們的植物主人便違反共生原則,把它們的共生者消化掉。植物的下一代若要感染上根瘤菌,還得通過土壤裏新的細菌繁殖。但也有的學者認為,並非所有的細菌都會變成變形菌,也許有少數不能被消化掉。後來,前蘇聯科學院院士米舒斯金與他的合作者在研究中發現,變形菌內部會形成小圓細胞——似親孢子,於是他提出推測:根瘤菌為了使自己免遭絕種,在它的獨立生活期內,就是以似親孢子的形式留在土壤裏。

老的爭論還在繼續不斷,新的問題又接踵而來。在研究植物固氮的過程中,一個使科學家們極為關注的問題是,當根瘤菌離開了植物體之後,是否也同樣能進行固氮作用。這是一個打破傳統觀念的想法,因為根據以往的概念,根瘤菌隻有與豆科植物結合在一起,才能吸收空氣中的氮從事固氮工作。也就是說,根瘤菌雖然一生的大部分時間是在土壤裏過著獨立生活,如同土壤中的其他微生物一樣,也是依靠吸取周圍現成的有機物來生存的,但並不能固定空氣中的氮。根瘤菌可以這樣世世代代生活幾十年之久,等待著與合適的植物相遇。一旦遇到了好機會,根瘤菌便欣然告別土壤這一生活環境,進入到植物的根裏麵,使根部組織增生,變成瘤狀。這時候,根瘤菌便獲得了新的奇妙特征——固氮本領。

科學家們已經知道,是植物根部根瘤菌中的固氮酶促使根瘤菌產生固氮能力的,但問題是,固氮酶非得要在植物和根瘤菌兩者共同的合作下才能產生嗎?

科學家們渴望知道它的答案。

20世紀70年代末,烏克蘭科學院植物生理研究所的斯塔爾欽科夫以及他的同事,成功地從離體生活的羽扇豆根瘤菌的懸浮培養物中,分離出一種蛋白質。他們經過測定後發現,這種蛋白質具有固氮酶的催化活性。後來他們又經過了一係列的研究,根據蛋白質的分子量、沉降係數和非血紅素鐵的測定結果,證明這種蛋白質類似於從羽扇豆擬菌體中分離出來的固氮酶。於是斯塔爾欽科夫提出,固氮酶並非一定要在細菌與高等植物(通常為豆科植物)的基因相互作用下,才能在擬菌體中形成,而是可以在細菌體內單獨產生,這就意味著離體生活的的根瘤菌也能固氮。

迄今為止,科學家對植物固氮方麵的研究在突飛猛進,日趨深入。比如我們已掌握根瘤菌固氮過程的某些重要環節,分離出了固氮酶,甚至還清楚地了解了固氮酶的結構。然而,這些僅僅是理論上的進展;現在,科學家所麵臨的問題更為艱巨,他們要做的下一步是,怎樣使禾本科植物能吸收大氣裏的氮,或者至少“教會”它們與根瘤菌共生。盡管這些嚐試目前尚處於最初的探索階段,但隨著研究工作的不斷深入,植物固氮全麵進入應用階段的日子,相信不再遙遠。

種植“綠肥”能改良土壤

綠肥常常被人們稱為綠色的“金子”,這是因為綠肥能改良土壤,並作為肥料,使農業豐產。綠肥為什麼能改良土壤呢?首先,綠肥的生活力很強,能夠在一般莊稼難以生活的地方安家落戶,大量繁殖。人們常常請它們當開路先鋒,到十分艱苦的旱、澇、鹽、堿、酸、瘠的鹽堿荒地或紅壤荒地去“落戶”,它們不僅在那裏“安心”紮根,而且還積極地替莊稼創造美好的生活環境。當土壤含鹽量超過02%的時候,一般莊稼是不能正常生活的,而綠肥家族中的大米草、田菁、苕子、苜蓿、紫穗槐等卻能良好地生長,而且還能逐漸地幫助土壤脫鹽。據科學家試驗,鹽堿地種三年苕子以後,土壤含鹽量就降到了003%。這樣,其他的莊稼就能順利地生長了。同樣,我們還可以請綠肥中一些最能耐酸的蘿卜菜、豬屎豆作為先鋒植物去改良紅壤。

此外,一般綠肥植物的根能紮到1米以下,最長的竟能深入到5米以下,充分地吸收利用那裏的水分和養分。它既不怕餓,也不怕渴,還能靠根的分泌物去“消化”一些難以被莊稼吸收利用的養分;在它們死亡腐爛以後,土壤表層就會留下豐富的養分。據計算,每畝如果收1500千克苕子,土壤裏就相當於增加57千克氮肥、12千克磷肥、13千克鉀肥。像紫雲英、苜蓿、苕子等一些豆科綠肥,還是一個小小的化肥廠呢!它們的根部長滿了許多大大小小的根瘤,裏麵住滿了億萬個根瘤菌,能將空氣中不能為莊稼吸收利用的氮氣“合成”為氮肥,供莊稼吸收利用。據統計,每畝根瘤菌合成的氮肥還相當可觀,竟達50千克左右,難怪在這種地裏種莊稼能得到好的收成。

綠肥不僅給土壤增加了大量的養分,而且,它們的身體腐爛以後形成的黑色腐殖質,還能疏鬆土壤,粘結砂粒,改善土壤的結構。它們繁茂的莖葉,像厚厚的地毯一樣覆蓋在土壤表麵,可以防止土壤水分跑掉,又能阻擋雨水對土壤的衝刷。綠肥不僅是土壤的“建築師”,而且是土壤勇敢的“保衛者”,幫助人們將大片土地建設成為高產穩產的農田。

種子的種類

種子的大家庭可謂種類繁多,約有20萬種。它們都是種子植物的小寶寶,而種子植物約占世界植物的2/3還要多。

種子中的大王應屬複椰子了,這種形似椰子的種子可比椰子大得多,而且中央有道溝,像是把兩個椰子重合在宇起,所以叫它為複椰子。那還是,1000多年前,在印度洋的馬爾代夫島上,島民們在沙灘上看見了這種大個果子。

他們不知這是否是椰子,於是劈開它,吃果肉、喝汁液,發現和椰子差不多,便給它取名為“寶貝”。人們1000年後才明白這是複椰子,是遠涉重洋從塞舌爾海島漂來的。複椰子重約20公斤,裏麵的種子則有15公斤之多,真是大個頭了,於是許多國家的植物博物館裏都把它用作標本。

下麵說說最小的種子。有句俗語說:“丟了西瓜揀了芝麻。”芝麻的種子要25萬粒才有1公斤重,看來芝麻種子是夠小的了。而煙草的種子要700萬粒才達到1公斤重,即7000粒才重1克。然而這還不是最小的種子,真正的小種子是斑葉蘭的種子,200萬粒才重1克,輕得如同灰塵。

種子的顏色也包含了世上所有的顏色,而其中約有一半是黑色和棕色。豆科中的紅豆,是帶有光澤的深紅色,它也叫相思豆。它寄托了遠隔千山萬水的戀人們的相思之情,因此流傳了許多數不盡的動人故事。

種子有圓有扁,也有的是長方形,有的竟是三角形或多角形。大多數的種子是比較光滑的,但也有的表麵凹凸不平,還有的長著絨毛和“翅膀”,像個小昆蟲。誰敢輕視這些小小的種子呢?有時隻需一粒,它居然能發育成直人雲霄的參天巨樹呢。