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木木博士科普系列:植物的悄悄话(一)

  

  人有人言,兽有兽语,动物之间的交流主要通过声音和动作来实现,但是在我们的世界里,有一大批生物却性格独特,表面上看来静悄悄,冷眼瞧去也没有什么动作——它们就是我们生活中常见的植物。那么植物之间有没有交流呢?答案是肯定的,并且远比它们表面看上去的状态要火热激烈得多,我们可以称植物间这些无声的语言为“植物的悄悄话”。

   

  在众多的悄悄话之中,让我们首先从化感作用开始,这是植物世界一种充满“味道”的神奇语言,我们不妨联想一下我们自己的味觉,这样就能体会到它们的酸甜苦辣了。

   

  什么是化感作用呢?要回答这个问题,我们首先要从字面含义说起,因为这种植物语言依赖化学物质的释放,并能引起临近个体的感应,也是植物间最普遍的一种信息交流方式。

   

  化感作用(Allelopathy,也译为他感作用,互感作用,异株克生现象)是德国学者Hans Molisch1937年提出的概念。他指出植物通过向体外“释放”化学物质,能对其他植物产生直接或间接影响的过程,这种影响可能是正面的,也可能是负面的。原来这类悄悄话也是美言恶语混杂一起的哦!

   

  据统计,全世界有30多万种植物,已经检测到的化学物质更是数以十万计。这些化学物质中,有很多是能起到化学信号作用的。可以说,化感作用是植物间最重要的信息交流形式,只是它们不依赖于类似我们人类的声音语言,而是依赖于化学信号相互感应的这种“静悄悄”的表达方式。

   

  美国学者Elroy L.Rice根据化感作用物质的结构,把它们分为14类,不过这可能还不是全部。如果根据化感物质的作用性质来划分就简单多了,只有促进型、抑制型两类。其中促进型互感作用物质可被视为植物的自我保护物质,在多数情况下植物将其释放于周围环境中,以协调所需要生长条件,建立起有利于自身的环境,例如降低蒸腾、遮蔽保护等。

   

  而抑制型互感作用物质则多被视为是一种植物毒素,植物将其释放于土壤或周围环境中,干扰周围植物的生长,在抑制其他物种生长的同时,自身的生长并不会受到影响,以此获得在生存区域内有限外界资源下的优势地位。这些化感作用物质,保证了植物物种得以延续,就如同在周围环境中释放了“魔法”,改造出更加有利于自己成长的家园。

   

  其中的科学机理和调控机制,如今正在被科学家一点点地揭开面纱。促进型化感作用物质以独行菜糖素(Lepidimoide)为代表,1992年日本研究人员最早在家独行菜(Lepidium sativum)发芽种子的分泌物中分离出这种物质,并将其认作可调控自身生长的一种新型天然植物激素。不过后来发现,独行菜糖素在自然界很多植物中广泛存在,在杂草和农作物中都有发现,并且不仅存在于植物分泌物中,也存在于植物的根和幼苗内。

    

  

  家独行菜的幼苗,当年就是在这种植物中检测到促进型化感物质——Lepidimoide

  

  

  家独行菜的种子

  

  目前,利用黄秋葵多糖及真菌培养,进行体外合成独行菜糖素已经获得突破。由于它无毒无害且安全高效,能够显著促进枝条生长,提高叶片叶绿素积累,被广泛视为现代农业生产的新型物质。这些物质可被用于多种形式的农作物处理液中的有效成分,在人造土壤配制、溶液培养方面有良好的应用前景。

  

  

 

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