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植物开花有“按钮”吗?
日期:2016-03-07 时间: 15:32

春回大地,万物复苏,又到了外出赏花的好时节,粉嫩的桃花、富贵的牡丹、飘香的百合、艳丽的郁金香……颜色鲜艳、味道芳香是它们绚丽的标签。那么,在这植物的世界里,开花,到底有什么奥秘呢?

植物为什么会开花?

在奇妙无比的花卉世界中,不同的时节都会有不同的植物开出绚丽的花朵。

事实上,花朵就是植物的繁殖器官。那些在花间四处飞舞的昆虫们,就是在忙碌地传播花粉。

通常,每一种植物形成种子前必须要经过传粉和受精。传粉时,植物用花朵艳丽的色彩和芳香的气味吸引昆虫为它们传播花粉。当一只蜜蜂来到一朵花上时,它的身上就会沾染到花粉。当它飞到另一朵花上时,它身上沾染的花粉就会撒下一些,同时再沾染到这朵花的花粉。等它再飞到别的地方的时候,又会将花粉传播给其他更多的花。

“因此,作为个体发育和后代繁衍的中心环节,开花是植物最重要的生活史性状,在植物生产和物种进化中起到核心作用。”贵州大学生命科学学院罗睿说。

一般来说,花的典型结构由4轮花器官组成,由外至内依次是花萼、花瓣、雄蕊和心皮。一般来说,花的发育可以分为两个主要步骤:开花转换和花的发育。植物学家们对植物开花的研究涉及开花时间、开花峰值期、开花持续时间等,物种间的开花时间、开花峰值期和开花持续时间的差异能够影响群落的结构、功能和多样性。

花开放时间是植物开花这一复杂发育过程的重要组成内容。类似于不同植物种类或同种植物中不同个体花雌雄器官发育和性别分化的复杂表现,植物的开花时间性状也在单花、花序和个体、植物群体水平上表现出复杂的变异模式。“毫无疑问,植物个体之间及群体之间通过传粉进行的基因交流受到空间距离和花器官发育(性别分化、自交不亲和、雌雄异长和雌雄异位等)的影响。”罗睿说,“即使在有效消除了空间隔离且不受花器官发育影响的个体或群体之间,有效的基因交流还需要个体或群体的开花时间同步或重叠。”

事实上,植物的开花时间如何影响群体遗传结构还是未解之谜。最近,新加坡国立大学的研究人员发现了植物开花的基因“按钮”,有望在未来“调控”植物的开花时间,加快作物在不同环境下开花结果的速度,以增加作物产量。

可见,一株植物能够开出一朵花很不容易,即便我们有多么喜欢它,也不要轻易地摘下,让花朵的艳丽和芬芳驻足在时间的长河里。

什么在影响植物开花的时间?

不同的植物为什么开花的时间不同呢?原来,植物开花的时间与温度、湿度、光照有着密切的关系。

拿昙花来说,它的花瓣又大又娇嫩,白天阳光强,气温高,空气干燥,要是在白天开花,就有被灼伤的危险。深夜气温过低,开花也不适宜。长期以来,它适应了晚上九点左右的温度和湿度,到了那时,便悄悄绽开淡雅的花蕾。还有的花,需要昆虫传播花粉,才能结出种子,它们开花的时间往往跟昆虫活动的时间相吻合。

全球气候变化是目前人类共同关心的问题之一,它显著地影响了植物开花时间等生活史性状。在385种生长在英国的植物中,科学家发现,16%的植物在20世纪90年代的开花时间显著早于前10年,平均提前了15天,而有3%(10种)的植物开花时间显著延迟。

美国科学家对落基山脉亚高山地带的4种不同植物的研究结果表明,它们的开花期都受到环境温度变化的影响,但是不同物种之间的反应程度是不同的,这意味着在新的环境条件下不同物种具有不同的适应能力和适应程度。

温度的变化通常伴随着降雨量的变化,这意味着野外植物个体所面临的水分环境也发生了变化。那么在变化的水分环境中,植物的开花时期有什么变化呢?

根据不同年份一年生植物白菜种子从发芽到开花所经历的时间调查显示,在野外经过6年(1998年到2004年,在该时期内的不同年份,当地生长季节的降雨量有不同程度的下降)的自然选择后,无论是来源于较干燥的地区还是较湿润的地区,2004年种子形成的个体比1997年种子形成的个体开花要早,而开花时间提早对于提高种子在较干旱季节的存活率特别是对来源于较湿润地区的种子具有重要的意义。

在干旱条件下,它们的开花时间有不同程度的延迟,而它们对温度变化的反应却不太一样。

除了温度和水分这两大环境因子以外,二氧化碳对植物的光合作用效率,也对植物的开花时间有重要影响。

植物标本采集的标准包括花期植物体的采集和开花相关信息的记录,而植物的开花描述也常是野外旅游记录中的常见内容。“因此,在明确了开花时间与环境变化之间关系的基础上,研究者便可以根据植物标本和照片等记录研究历史上的气候变化。”罗睿坦言。

很显然,在气候变化的背景下,如何更好地利用各种环境因素,推迟或提前按下植物开花的时间“按钮”,从而更好地促进农业生产或提供更好的园艺产品等,已经成为人类应对气候变化研究的重要课题。


责任编辑:记者站
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