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打不死的落地生根

已有 9625 次阅读 2014-8-28 18:06 |系统分类:科普集锦|关键词:落地生根,,景天科,,无性繁殖| 景天科, 落地生根, 无性繁殖

 


多肉植落地生根叶片能够通过出芽无性繁殖

多肉植物落地生根是一种极为独特的植物。故名思议,落地生根是指,这种植物的“小叶子”掉到地上之后,会成长为一株新与母亲一模一样的植株。此外,在老百姓眼中,落地生根不仅能快速繁殖,而且耐性极强,无论怎么栽种均不会死,因此也将其称之为“打不死”。

落地生根属于景天科伽蓝菜属,它的繁殖与代谢过程都是生物学上的经典,其科学意义也蕴含在“落地生根”和“打不死”两个俗名之中。落地生根为何会不死呢? 首先,肉质的落地生根拥有一套极为强大的光合系统,称之为景天酸循环(CAM)。肉质叶子不仅可以保存水分,源源不断地为光合作用输送水分,而且肉质的叶子中拥有一套高效能量循环系统--景天酸代谢。肉肉植物通常长在沙漠这种极其容易失水的环境之中,因此白天有光线的情况下,要是打开气孔吸收CO2,那么便会散失宝贵的水,但晚上又缺乏光能,所以多肉的景天科植物灯进化出一套夜间将CO2先固定住,白天阳光照射下再将其释放的代谢系统。这样的话便可保证白天既能进行光合作用,又不会散失水分,提高了在严酷环境中的生存能力。

另外,落地生根还具有一套超强的无性繁殖系统,它的叶子边缘细胞分化之后,生出很多小宝宝出来,落地后便可成为独立个体。所以当落地生根从非洲引入中国大多水热条件较好的地方之后,落地生根自然给人予怎么弄都“不会死”的印象。

落地生根事实上具有三套繁殖系统,一是能够开花结果,通过种子繁殖后代;二是能够分株繁殖,侧旁幼芽可能单独成活;第三是一种特殊的繁殖方式--通过叶子无性繁殖。落地生根的肉质叶片边缘会冒出一排排小苗,成长到一定大小后凋落到土壤后,便可繁殖出千千万万的后代。景天科伽蓝菜属的这种通过叶片无性繁殖的方式在植物世界中堪称奇葩。

 


落地生根叶子无性繁殖能力的进化关系图

通过叶子生宝宝的方式是如何进化来的呢? 迄今为止,这还是个谜。然而在景天科伽蓝菜属中,并非所有的种类都能够通过叶片无性繁殖。有的种就不具备这种能力,而有的种则通过诱导之后能够长出小苗,有的种则是半诱导性质的,环境恶化之后便会长出小苗。美国加州大学植物学家通过分子遗传手段分析发现,控制胚胎发育的LEC1蛋白在其中发挥了重要作用。 LEC1蛋白表达会抑制种子的形成,但LEC1蛋白表达促进叶子发育成小苗。LEC1蛋白的结构则决定了叶子上小苗的生长方式(见图2)。结果表明,LEC1蛋白与落地生根独特的叶子无性生殖进化过程相关。(参考:PNAS 2007

LEC1蛋白同时也在模式生物拟南芥中发现,但功能并非完全相同。落地生根通过叶片无性繁殖的方式,自然也属于无性繁殖的范畴。无性繁殖在植物界较为普片,很多植物均可通过枝条、叶片扦插称为新的植株,但能够在叶片上直接长出个体的植物模式到底如何进化而来,乃或是个偶然,我们不得而知,还有待科学家进一步的研究证实。



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