植物生長素抑製植物生長
播種後,植物的種子就會萌芽生根、抽枝長葉、開花結果,這些現象都是司空見慣的,但種子為什麼會生根、長葉、開花結果呢?
上世紀30年代,人們知道,植物的生長是由細胞分裂和細胞體積增大而引起的。可是,是什麼物質促使細胞分裂,使植物生長的呢?
到了50年代,植物學家通過實驗研究,找到了抑製植物生長的物質。科學家從植物體內把這種物質提取出來,並把它叫做“植物生長素”。現在,已經發現的植物生長素有生長素甲、生長素乙和異生長素。
生長素能促進植物生長,但它本身害怕陽光,見到陽光就躲避,流到避光的一麵去。背光一麵生長素多了,長得就特別快,而向光的一麵就長得慢些,這些植物就向生長得慢的向光麵彎曲。由此可見,光是植物生長的一個重要條件。
生長素在植物體內的含量較少,且多集中在各生長部分的頂端。據研究分析,700萬棵玉米幼苗的莖尖,隻含有1毫克的植物生長素。然而,這微量的生長素卻具有促進細胞分裂和增長、影響細胞分化、增強新陳代射等作用。同時,植物生長素還有一個特點,就是濃度不能過大,否則會抑製植物的生長。
上世紀80年代,科學家從油菜花粉中分離出一種新的生長素。經研究,這種新的植物生長素效力很高,隻要用極稀的溶液來浸泡黃豆種子,就可以使黃豆的生長速度提高一倍。用它來噴灑蘿卜、萵苣等蔬菜,平均畝產可增加15%~30%。
新的植物生長素具有無汙染、效率高等優點,但從油菜花粉中提取,得到的數量甚微,無法大規模使用。因此,科學家們正致力於人工合成植物生長素,有了它,就可以大規模使用和增產了。
遺憾的是,要想人工合成植物生長素,先得弄明白生長素促進植物細胞生長的機理是什麼?迄今,這對科學家來說,仍是個未解之謎。
植物與真菌相互依存
樹木和真菌相互依存的現象,很長時間以來都是個難解之謎。
在一個多世紀前,一種叫水晶蘭的植物引起了科學家們的廣泛興趣。水晶蘭的身上沒有葉綠素,莖上不長葉了,而是覆蓋著無色的小鱗片,形態上很像某些寄生植物。它不具備葉綠素,顯然隻能攝取現成的有機養料,那麼它是如何得到有機養料的呢?是像腐生植物那樣完全依靠自已獲取營養,還是如同寄生植物那樣從樹根上獲取呢?
經研究發現,水晶蘭不是寄生植物,它完全是從土壤裏獲得有機營養的。水晶蘭根的整個表皮覆蓋著密密麻麻的某種真菌的菌絲,菌絲體比表皮本身厚1~2倍。小根的末梢是在真菌鞘裏,單獨或成束的菌絲從四麵與真菌鞘分開,這與寄生真菌有所不同,因為後者菌絲隻在根的表麵,而不會侵入到根的組織中去。顯然,水晶是由菌絲承擔了供水營養的任務,在生理上取代了根毛的作用。
水晶蘭中的奇妙現象,使更多的學者開始對蘭科植物進行全麵研究。他們發現,真菌是蘭花種子萌芽必不可少的條件。
那麼,除了蘭花以外,真菌對別的植物是否也具有必不可少的作用?或者,由於它的介入,會不會使某些重要的經濟作物豐產高產呢?
科學家在兩個不同的地方種植馬鈴薯,一組是未施過肥的但有各種真菌的土壤,另一組是沒有真菌的普通土壤地。結果第一組的馬鈴薯受重疊真菌的嚴重感染,高質量的塊根大豐收,而第二組的馬鈴薯卻連一個塊根都沒結,顯然,用種子栽種的馬鈴薯離不開共生菌真菌。
今天,菌根真菌與植物生長發育關係的迷霧正在一層層撥開,但是在植物與真菌為什麼要互相依戀的生理機製探索中,仍有許多難以解釋的謎團有待於科學家們去努力探索。
植物也有睡眠
不僅動物,植物也有睡眠。植物睡眠在植物生理學中被稱為睡眠運動,它是一種非常有趣的現象。
植物的睡眠運動會對植物本身帶來什麼好處呢?這是科學家們最關心的問題。尤其最近幾十年,他們圍繞著睡眠運動的問題,展開了廣泛的討論。
起初,解釋睡眠運動最流行的理論是“月光理論”。提出這個論點的科學家認為,葉子的睡眠運動能使植物盡量少遭受月光的侵害,因為過多的月光照射,可能幹擾植物正常的光周期感官機製,損害植物對晝夜長短的適應。
然而,使人們感到迷惑不解的是,為什麼許多沒有光周期現象的熱帶植物,同樣也會出現睡眠運動,這一點用“月光理論”是無法解釋的。
隨著研究的日益深入,各種理論觀點一一被提了出來,雖都不能圓滿地解釋植物睡眠之謎,但已取得不小的進展,植物睡眠運動的本質正不斷地被揭示。
有意思的是,科學家們在研究中發現,植物不僅在夜晚睡眠,而且竟與人一樣也有午睡的習慣。小麥、甘薯、大豆、毛竹甚至樹木,眾多的植物都會午睡。
由於光合作用降低,午睡會使農作物減產,嚴重的可達三分之一,甚至更多。為了提高農作物產量,科學家們把減輕甚至避免植物午睡,作為一個重大課題來研究。
我國科研人員發現,用噴霧方法增加田間空氣濕度,可以減輕小麥午睡現象。實驗結果是,小麥的穗重和粒重都明顯增加,產量明顯提高。可惜噴霧減輕植物午睡的方法,目前在大麵積耕地上應用還有不少困難。
隨著科學技術的迅速發展,將來人們一定會創造出良好的環境,讓植物中午也高效率地工作,不再午睡。
植物的知覺
在沼澤地帶生長的毛氈苔,是一種淡紅色的小草。它的葉子隻有人的指尖那麼大,上麵長滿了200多根腺毛,遠遠望去,好像鋪滿了淡紅色的毛氈,非常別致。神奇的是,這種葉子能辨別被粘的東西是不是食物。如果你和它開個玩笑,放一粒沙子在葉麵上,起初,那些腺毛也照樣卷曲起來逼向獵物,但它會很快發現“上當受騙”,馬上又把腺毛舒展開來恢複原狀。
植物在受到風的打擊後,會把更多的能量用於強化莖上。
更有趣的是,毛氈苔的葉子還會挑食呢!它愛吃蛋白質,而不喜歡吃脂肪。如果給它一塊肉,它會專挑瘦肉吃,油脂依然留在葉麵上。它對澱粉及其他酸甜食物也不感興趣。
實驗表明,毛氈苔的葉子對環境的感知非常敏感。達爾文曾把一根11厘米長的頭發絲放在它的葉上,腺毛也會迅速地卷起來把頭發按住。還有人把十萬分之三毫克即一億分之三克的碳酸銨滴在葉麵的腺毛上,它也立刻感覺到並有所反應。知覺如此靈敏的葉子,在植物界是很罕見的。
毛氈苔隻是一個十分突出的個例,植物有知覺的例子其實很多。眾所周知的向日葵,即因其對陽光敏銳的感知而得名。一個帶有普遍性的例子是:許多植物都愛聽音樂,尤其是古典的輕音樂。
有一位植物學家,每天早晨都為一種叫加納菇茅的植物播放25分鍾音樂,同時在顯微鏡下觀察其葉部原生質的流動情況。結果發現:在奏樂的時候原生質運動得快,音樂一停止即恢複原狀。他對含羞草作了相同的實驗,發現含羞草的變化更明顯——原生質的流動速度竟然提高了15倍。
美國坦普爾市貝爾大學生物係的兩名學生做過這樣的實驗:他們分別對兩盆西葫蘆播放搖滾樂和古典音樂,結果它們藤蔓伸延的方向剛好相反。一些學者在實驗中還發現一個有趣的現象:植物喜歡聽古典音樂,麵不太喜歡爵士音樂。美國科學家史密斯對大豆播放“藍色狂想曲”,20天後,聽了音樂的大豆比未聽音樂的高出四分之一。科學家由此得出結論:植物能夠感知音樂,輕鬆的音樂能促進它們的生長。
植物的心靈感應
人可以通過察言觀色,揣摩對方的內心世界;但真正能達到心靈感應這一步的,就可以稱作特異功能了。令人奇怪的是,一些植物卻存在著心靈感應,它們是如何具備這些能力的呢?
首先,植物與植物之間存在著心靈感應。美國生物學家喬治·德拉瓦爾和他的助手發現,從某種植物上麵切下的樹枝在地下生根後,新生的植物可以通過母體的射線獲得“營養”。如果把母體植物連根焚燒掉,那些失去“母親”的樹,就不如那些母體還健在的樹長得旺盛。並且,母體植物即使離得很遠,比如在另一個城市或另一個國家,也能為它的子樹提供“營養”和“保護”。
其次,一些植物能對人的情緒作出反應,甚至能洞察人的內心世界。加拿大精神病專家格蘭德做過一個有趣的實驗:他讓正常人同一名精神病患者各握一瓶封好的盛有無機鹽的瓶子,30分鍾後,把瓶子裏的水澆到身邊播有大麥種子的土裏。結果發現,正常人澆過的麥種首先發芽。格蘭德分析說:可能是精神病患者的壓抑情緒,被大麥種子感受到,從而阻礙了細胞的生長。