植物知道生命的答案

特别想推荐一本书：《植物知道生命的答案》，作者是美国生物学家丹尼尔·查莫维茨。

很多时候，我们都声称自己是“植物杀手”，我想，大多数情况是因为我们根本还不了解植物，不知道它们到底需要什么。而这本书，通过专业却不生硬的讲解，带我们一同寻找植物的秘密，帮助我们走进它们的世界，发现生命的答案。

我不敢说，看过书之后你一定会成为植物达人；但是我相信，它会帮助你与植物之间建立起一种纽带，你会更加知道如何与它们相处。

第一期：植物的视觉

你是否想过，植物能看到你？

实际上，植物无时无刻不在监视着它周围可以看到的环境。

它们知道你是否走近，知道你什么时候站到它们旁边；还知道你穿的衬衫是蓝色的还是红色的，知道你是否给房子刷过颜色，知道你是否曾把它栖息的花盆从客厅的一端搬到另一端。

当然，植物并不能像你我那样能“看到”画面。它们无法区别一位轻微谢顶的中年男子和一位长着棕色卷发的微笑着的小女孩。但是，它们的确能够通过多种办法看到光，还能看到一些我们只能在脑子里想象的颜色。

一、植物的向光性

达尔文在他的最后一本著作中阐明了一个观点：“几乎所有的植物都是向着光弯曲的”。

1864年，与达尔文同期的一位叫尤利乌斯·冯·萨克斯的科学家发现：蓝光是诱发植物向光性的主要颜色，植物对其他颜色的光一般都视而不见。

而后，达尔文父子通过实验发现：植物的“眼睛”在茎尖。

达尔文父子让一盆金丝雀虉（yì）草在一间完全黑暗的屋子里生长了几天。然后，他们在离花盆12英尺5的地方点燃一盏很小的煤气灯，灯光很昏暗，使他们“无法看见幼苗，也无法看到用铅笔在纸上画的线”。然而，只过了三小时， 草就明显地向这昏暗的灯光弯过去 了。弯曲总是发生在幼苗的同一部位——茎尖以下大约一英寸6的地方。

此后，他们又做了 一个现在已经成为植物学经典的实验：检验了五株不同幼苗的向光性，如下图所示：

a. 第一株幼苗没做任何处理，其行为表明实验条件可引发向光性。

b. 第二株切掉了茎尖。

c. 第三株用一个不透光的小帽罩住茎尖。

d. 第四株用一个透明玻璃小帽罩住茎尖。（玻璃可以透过光）

e. 第五株用一个不透光的管子遮住其中间部分。

如图所示，茎尖部位能见到光的小苗产生了向光行为。由此，达尔文父子证明：向光性是光照射到植物苗稍的结果。苗稍见到光，把信息传递到植物的中部，使他向着光的方向弯曲。这是植物的原始视觉。

二、光周期现象——短日照与长日照

1906年，马里兰州南部山谷中，烟农发现了一个新的烟草品系，其生长似乎无休无止，被命名为“马里兰猛犸” 。但问题是，如此强健的品系，却只生长、不开花，烟农根本无法收获种子进行再次播种。

1918年，美国农业部的两位科学家怀特曼·加纳和哈利·阿拉德开始着手调查其中的原因。

他们把马里兰猛犸种在花盆里，一组植株置于室外田中，另一组植株在白天置于田中，但每天下午都移到一间阴暗的棚屋里。他们发现，仅仅简单地限制植株“看到”的光，已足以使马里兰猛犸停止生长，开始开花。换句话说，如果马里兰猛犸暴露在夏天的漫长日照之下，它会一直长叶；但如果它经历了人为制造的短日照，就会开花了。

这个现象叫作光周期现象，它告诉我们：植物会测算它们获得了多少光。

之后数年的实验则揭示：很多植物就像马里兰猛犸一样，只在日照较短的时候开花。这些植物叫作“短日照”植物，菊花和大豆就属于短日照植物。有些植物的开花则需要长日照，如鸢尾和大麦就是如此，这些植物叫作“长日照”植物。

此后，光周期现象给科学家们带来了新的思考：植物测量的是白昼的长度还是黑夜的长度？它们看到的是什么颜色的光呢？

大约在二战期间，科学家发现：只要在半夜快速点亮灯光再关掉，就可以控制植物的开花时间。例如大豆（短日照植物），只要在半夜点亮几分钟灯光，就可以让它在短日照条件下仍不开花。反之同理。

这也就表明：植物测量的是连续黑暗时期的长度。运用这种技术，花农可以通过调控温室中的夜间光照来调节花期。

三、光周期现象——光敏色素

科学家们还发现：植物们只对夜晚的红色闪光有反应。而另外有一种“远红光 ”——波长比鲜红色光略长（多在日暮时分看到）——可以消除红光对植物的效应。也就是说在长夜条件下不能正常开花的鸢尾，在半夜给它们一个红色闪光，它们会开出花朵。但如果红光之后紧接着再给它们照射远红光，它们又不开花了，如此类推，几秒钟照射足矣。好像它们体内有一个由红光和远红光控制的开关。

后来，科学家瓦伦·巴特勒及其同事证明：红光效应和远红光效应都是由植物中的单独一种光受体引发的，这种受体叫作“光敏色素”（phytochrome）。红光使光敏色素活化，转化为能够接收远红光的形态。远红光使光敏色素失活，转化为能够接收红光的形态。在自然界中，早晨，植物看到红光醒来，傍晚看到远红光，便知道应该“休息”了。通过这种办法，植物能够测量自己在光照和黑暗中的时间，借此便可以相应调整其生长进程：。

达尔文对向光性的研究告诉我们植物的“眼睛”在茎尖，对光做出反应的部位则在茎中部。但是，与之不同的是：植物感知红光的光敏色素在叶子，只要有一片叶子中的光敏色素接受了光的提示，便可以发出信号，在整株体内传播开来。

四、光受体

我们已经知道植物就是通过各种各样的光受体来“看见”外面的世界。例如：能看见某个方向的蓝光受体（向光色素）；为了开花能看见红光和远红光（光敏色素受体）。还有没有其他的光受体呢？

20世纪80年代早期荷兰瓦赫宁根大学的马尔滕·科尔恩内夫则告诉我们：植物体内还有着各种各样的光受体，它们共同指导着植物的生长进程。

科尔恩内夫的实验材料用的是拟南芥，他处理了一批DNA产生突变的拟南芥种子，然后把幼苗种在各种颜色的光，寻找比别的幼苗长得高的幼苗。最终发现，拟南芥至少有十一种不同的光受体：有的告诉植物何时萌发，有的告诉植物何时向光弯曲，有的告诉植物何时开花，有的让植物知道夜幕何时降临，有的让植物知道光线暗淡，还有的能帮助植物知道准确时间。

所以， 在感知水平上， 植物的视觉要比人类视觉复杂得多。

事实上，对植物来说，光不仅是信号，还是食物（光合作用）。植物们无法移动身体去觅食，为了弥补这种不足，就必须拥有“搜寻和捕捉光 ”的本事。它们通过各种各样的光受体去感知来自光的信息，从而知道应该如何生长、如何获取营养，何时该开花、何时该结果、何时该繁殖。

例如： 植物要在降雪之前的秋季开花结果，它们又如何知道秋天已至？还是光敏色素告诉它们夜晚已经逐渐变长了。

五、隐花色素——生物钟

隐花色素是植物体内不同于向光色素的另外一种蓝光受体。

普遍来说，人类视觉媒介的光受体和植物体内的光受体是不同的。最特殊的就是——隐花色素，它同时存在于植物和动物体内。其最显著的一项功能就是——控制生物钟。植物像动物一样，具有名为“昼夜节律钟”的生物钟。隐花色素吸收蓝光，向细胞发出信号，表明现在是白天。植物体内的节律钟就会据此调控生理过程。

如果人为地改变植物的昼夜周期，它也一样会有时差反应，需要几天才能调整过来。例如：正常情况叶片在傍晚合拢、早晨张开，突然颠倒光照周期，会让它在黑暗中（本来应该是白天时刻）张开，但是几天之后又会和新的光暗周期同步。这就是受到了隐花色素的提示。

简单来说，这一期我们简要了解了植物的“眼睛”，也就是体内的各种类型的“光受体”，通过它们来感知外面的环境，从而对自身进行调控以适应环境进行生长。不过，这也只能是大体的简述，大自然的神秘岂是可以用语言简要概括的？

此系列读书笔记首次发布于公号：淘花园园艺体验中心。