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木木博士科普系列:植物的悄悄话(二)

  

   前面我们提到了化感物质的分类,按照作用性质来划分有促进型和抑制型两类,在这其中抑制型的占大多数。 

    

  例如:黑胡桃(Juglans nigra) 枝、叶、果实和根中的羟基胡桃苷,被雨水带入土壤,经水解和氧化转化为胡桃醌,在十万分之二的浓度时就能抑制其他植物种子的萌发,这个浓度相当于在2.5升的大可乐瓶中滴入几滴。我们经常能注意到,核桃(与黑胡桃是近亲)树下,也往往是光秃秃的,很少生有其他植物,其中主要原因就是这种抑制作用。 

      

黑胡桃树下很少能萌发出杂草,有很大一部分因素就是胡桃醌阻止了杂草种子的萌发 

    

  1949年,美国生态学家Hasler等首次发现了水生植物对藻类的化感抑制作用,此后,美国学者Fitzgerald通过研究也证明了这一点。在有害藻类频繁爆发的情况下,水生植物能够通过化感作用抑制藻类的生长繁殖,例如:凤眼莲、满江红、浮萍都有显著的抑藻作用,而芦苇、枫杨等对铜绿微囊藻具有很强的抑制作用。从化感物质中筛选新的高活性抑藻物质,已成为除藻剂研究的热点。 

    

  在这里,化感物质主要通过降低叶绿素a含量,破坏光合系统,使细胞膜结构裂解,改变酶活性,破坏抗氧化系统,损害细胞膜内超微结构,使基因表达异常等来抑制藻细胞的分裂或直接杀死藻细胞,从而减少藻细胞数量,抑制藻类的生长。这一段绕口令式的描述,也是为了说明一下,化感作用的机理是十分复杂的,这种植物语言也不是咒语,而是经过科学家检验的客观存在。 

      

枫杨分泌的化学物质能够抑制藻类生长,有它生长的溪水,一般都比较清澈,当然,芦苇就更显著了 

          

芦苇除了吸收有害物质外,抑制藻类生长也是它的强项(图片来源于网络) 

    

  在农作物耕种当中,化感作用的研究成果能够起到有效的科技指导作用。例如玉米、油菜、小白菜根系分泌物对黄瓜幼苗生长有不同的促进作用,从而证明玉米是黄瓜种植最适宜的前茬作物,其次是油菜和小白菜,相反,豇豆、豆角和黑豆等豆科作物,由于分泌一些阻碍黄瓜幼苗生长的化感物质,而不宜作为它的前茬作物。 

    

  研究表明,有些杂草可减少玉米产量的34%,小麦的23%,大豆、水稻的37%,而婆婆针(Bidens bipinnata)和白灰毛豆(Tephrosia candida)都能有效抑制农田里杂草的生长,并提高产量。 

      

婆婆针,水田里常见的植物,果实会非常难缠地粘在衣服上,不过在抑制其他杂草生长方面,它更加的霸气 

  

婆婆针的果实顶端有三叉戟一样的刺,上边还有细小的倒刺毛,挂在衣服上,很难摘除

  

 

白灰毛豆和玉米间种(图片来源于网络) 

    

  此外,麦仙翁(Agrostemma githago)种子中含有19种可以促进小麦增产的氨基酸,其中以苯丙氨酸含量为最高,全草中有17种促进小麦增产的氨基酸。看来这种石竹科的小草本,就如同一位慈祥的老爷爷,能够守护麦田的收成。 

    

  

麦仙翁现在多用来观赏栽培,很少能在麦田里见到 

    

  化感物质控制藻类爆发的应用实例就更少了,尽管它有高效、快速、易控制、具选择性、二次污染、对环境影响小等特点。现今,用作物的化感作用控制农田杂草被视为21世纪发展可持续农业的生物工程技术之一。 

    

  通过以上的举例,我们不难想象,相比于人类的语言,植物间的化学语言要更加丰富和复杂。在自然生态系统或农业生态系统中,植物间的化感作用都是相当普遍的现象。 

    

  植物间的化感作用,就如同绿色精灵间表达喜怒哀乐的一种无声语言,形式多样,表情复杂,五味杂陈。理解了这种语言,不仅能够感受到自然界的神奇,还能带上所罗门王的指环,在读懂植物语言的同时,也能更好地造福我们的人类社会。 

    

  植物的悄悄话还有哪些?不妨请大家也来发挥一下童心和想象力吧! 

    

  (未标注来源的图片均选自内部资料) 

 

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