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谁来叫花花草草起床

春天的清晨,我很不情愿地按下叮叮作响的闹钟,一天的工作生活就此开始了.窗外,枝头的绿芽弹出了头,小草也顶开了被春雨润湿的土层,迎春花早就迫不及待地用的花瓣来迎接春天了,全然没有了冬日的萧索.那又是谁把它们唤醒,来参加这春日的聚会呢?

花的低温开关

都说春风吹绿了小麦,细雨唤醒了桃花,实际情况并非如此.在春风细雨敲门之前,西北风和雪花已经去叫它们起床了,对,没错,是西北风. 对于像小麦、桃树这些生长在温带的植物来说,春天开花的好处显而易见,这可以延长果实和种子的发育时间,在严寒到来之前,完成繁育下一代的任务.当然,在这个过程中,还有大量进行光合作用的绿叶提供营养保障.试想,苹果树在秋天开花,恐怕幼小的果子会被霜冻赶下枝头了.

为此,这些植物“设计”出了一个特别的开关-FLC基因,这一基因及其表达的蛋白质的任务就是阻止赤霉素的积累,而赤霉素正是促进花芽发育的关键物质.这样,就可以限制植物开花了.

当温度降低时,有些特殊的基因苏醒过来(注意:并不是编码赤霉素基因,它们平常因为结合着基团而处于休眠状态),这些基因的表达产物会“束缚”FLC基因的手脚,使FLC基因暂时失去对赤霉素合成途径的掌控能力,这样,赤霉素工厂开始生产了.当然,这个关闭过程需要足够长时间,才能生产出足够量的赤霉素以及其他促进开花的物质,比如,冬小麦要在O~ 30C的环境里,忍受40到45天的冰冻,才能抽穗开花.等到冬天最严寒的时间也过去了,做好准备的花朵就可以在春风中绽放了.因为跟春暖花开有关,这个过程被安上了“春化作用”的名头.

有读者可能会想,在漫长的冬季中,只有一个月左右的保险时间,如果在这段低温之后,突然出现小阳春,这些植物还不得顶着西北风开花啊?这点植物也想到了.

开花看日照长短

除了气温一天天上升,春天的日照时间也在一天天加长.聪明的植物也懂得在白天足够长的时候才开花.对于小麦来说,只有当太阳每天在天空中游荡超过14个小时的天数超过20天,才能启动开花程序.

更有意思的是, “感觉”光照时间变化的并不是花芽本身,而是那些绿油油的叶片.在叶片中有一种被称为FT的基因,只有叶片每天享受足够时间的日光浴,这个基因才会开始工作,产生作为催促花芽发育信号的mRNA.这些mRNA会被运送至茎尖部位,与掌管花发育的AP1基因(掌控花萼和花瓣形成的基因)给予,进而分化出美丽的花朵.

顺便说一下.mRNA通常是细胞内的通信工具,但是很容易被降解.所以,在叶片中由FT基因指导合成的mRNA是如何被搬运到花芽去的,一直是困扰科学家的一大难题.根据最新的研究,这些mRNA从叶片进入韧皮部后,会与特殊的蛋白质亲密接触,形成复合体.在蛋白质的护卫下,顺利前往茎尖.

当然,并不是所有的FT基因都在长时间日照下工作,像菊花那样在秋天开花的植物,它们的FT基因就是在光照时间低于某个值时才工作的.所以,分成了长日照植物和短日照植物两大集团.

花花草草们经历了春天的成长和开花、夏日果实的孕育、秋日的硕果累累,寒风吹起之时,它们也要结束一年的工作了.那么,又是谁让它们休息的呢?

落叶还要看日照长短

大家都觉得是低温让植物落叶睡觉的,这可不是个保险的招数.在低温来时再落叶,恐怕会被冻成冰雕了.别忘了,聪明的植物可是看“光时钟”的,早早地走在北风的前面.这个时钟,就是细胞间隙中的钙离子,当日照变短时,这些钙离子会钻进细胞与掌管细胞生命活动的关键的酶和蛋白质结合起来,从而强制它们休息.这样一来,整个植物体都休息了.并且,这个过程与温度几乎无关.在针对杨树的实验中,科学家发现,只要保证光照时问,即使温度顺次降低,杨树叶也不会脱落;相反,如果光照时间逐渐缩短,即使有恒定的温暖湿润条件,杨树也照样休息.

补充说明一点,除了长周期的光调控,有些植物的花朵还会对光线的敏感做出反应,除了扭动脖子的向日葵,还有昼开夜合的时钟花.这种花朵在早晨开放,黄昏关闭,如此,一方面方便了传粉昆虫,另一方面也阻止了那些偷盗花粉花蜜的小动物,不过其开放和关闭的控制机理仍然是个谜,等待人们去探索.

让种子沉睡的物质

除了片片黄叶落下,植物也撒出了一年的结晶——种子.面对立马到来的寒冬,最好让它们好好睡觉.致密的种皮,就像一个密封舱,把幼小的植物——胚裹得严严实实,二氧化碳出不去,氧气也难得进来.不过,很多种子中并不是装得满满的胚,还为胚伸展提供了一点空间,比如山茱萸的种子在刚刚收获时,胚只有种子长度的1/3到1/2,只有当胚长到足够大时,才能顶开种皮萌发出,也算得上是个简单的发芽时钟了.

不仅仅有机械式的时钟,很多植物的种子上以及包裹种子的果皮中还准备有化学时钟,即让种子休眠的物质——脱落酸( ABA);有了这种物质,还可以保证果实只有经历了雨季大量雨水的洗刷,浓度降低到一定程度,才能发芽生长.

除了种皮上的化学物质,几乎所有的种胚中也都含有ABA,这些物质或者需要经过低温处理或者经过高温处理才能被降解掉,而处理过程结束的时候,恰恰就迎来了最适合幼苗生长的天气.

人工拨动植物的生物钟

亿万年来,植物都在踩着光和热的钟点,可是人类的出现打破了墨守成规的线路.为了获取更多的粮食,为了在寒冬季节看到春日的花朵,抑或是为了让种子快速萌发以加快育种速度,人们开始拨弄植物的生物钟. 春小麦的低温处理,大概是最经典的人为调整植物生物钟的案例了.前面说到,小麦必须经过低温,才能诱导花芽的发育,进而抽穗、开花、结籽.而存春小麦播种之时,寒冬早已过去,不经历低温,如何开花呢?聪明的农学家早就发现了低温的奥秘,并且,低温处理种子的效果同处理麦苗的效果是相同的,也就是说,经历的低温的种子在发芽时,已经携带了开花必需的赤霉素等物质.别小看这个发现,正是它让小麦的种植区域扩展到那些冬季零下数十摄氏度,冬小麦无法越冬的广大地方,大大增加了粮食产量.

同样的低温开关的控制工作,还发生在牡丹身上.也正是对低温开关的深入了解,才让我们在春节之时,可以欣赏到雍容华贵的牡丹花.把在4℃左右处理6周的牡丹花挪进温室,再在花蕾上涂抹赤霉素,这样就拨动了牡丹的“时钟”,让它们在春天到来之前就苏醒过来绽放出艳丽的花朵.

而想让菊花按时开放,则要调整光周期时钟了.对于这种短日照植物,只要把光照时间控制在一定水平之下,菊花就可以在夏日绽放.总觉得,本应代表季节的各式花朵,在人类的指挥下似乎全然没有了时间的概念.

在亿万年进化历程中形成的花花草草的时钟,比我们的手机时钟要复杂得多,也正是这些复杂的系统让我们感受到春天的希望,夏天的着装,秋天的丰硕和冬日的宁静.科学家正试图用基因手段来完全控制植物萌发、生长、繁殖和休眠的进程,这种随意拨动时钟的行为究竟是好是坏,只能让时间来检验了.

编辑/梁宇清

谁来叫花花草草起床论文范文结:

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