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山姜属植物花柱运动的秘密

来源：花匠小妙招时间：2024-12-03 21:50

俗话说：“生命在于运动”，相信很多人都很认同这是个真理。但是，如果我说植物的生命也在于运动，你会相信吗？？别急，先把惊讶的嘴巴合上，让我来告诉你，其实植物并不是你想象中的那般“逆来顺受”，它们会对外界的环境作出反应，有它们自己独特的运动方式。

简单的举个例子吧！你或许被父母称作他们的命“根”子，以表明你在他们心目中的重要性，这个“根”的引申意义就是从植物的根演化而来。根在所有的器官当中，因为直接担当吸收养分和水分的大任而显得异常重要。根之所以能从土壤中吸收这些物质，是因为根具有向重力性运动的能力，能“钻”到土壤中去。想象一下，如果根不能进行这种向重力性的运动，它的生命是不是很快就消失殆尽了？从这点上看，植物的生命也在于运动。　

当你接受了植物也会运动的观点后，再来观察植物，你会发现植物的运动方式是千奇百怪的。它不仅可以向着重力运动，还可以向着光、水、触动等因素运动。除此之外，它们还可以做“害羞”运动（如含羞草），捕捉动物运动（如捕蝇草）等等。在神秘的热带雨林里，有一类植物大家族称作姜科植物，它们有艳丽的花，可供使用的块茎，更奇特的是，其中有一些植物，它们的花柱具有很奇妙的运动方式——花柱卷曲性运动。　

这些植物的花柱(有2种表型，即下垂型花柱和上举型花柱)在一天开花过程中会进行2次方向相反的弯曲运动，如下垂型花在凌晨开花时花柱相对于花药向上卷曲，此时它的花粉囊开裂，花粉散出，且柱头在花药的上方，这样同一朵花的花粉一般不会接触到柱头，从而避免了自花授粉；到了中午，它的花柱又开始向下卷曲，此时它的花粉大多已被传粉昆虫带走，柱头虽然运动到花药下方，自花授粉的几率也非常低。上举型则与下垂型相反, 凌晨开花时花柱先向下卷曲,此时花粉囊不开裂，柱头虽然在花药正下方，不会发生自花授粉；中午花柱开始向上卷曲，然后花粉囊开裂，花粉散出，同样也避免了因自交而带来的衰退。

我们知道生物有什么样的结构决定了它有什么样的功能，比如耳朵特殊的构造是用来听到声音的，眼睛的构造呢就是用来看事物的。那么山姜属植物花柱的这种设计精妙的运动，它的结构基础是什么呢？带着这个问题，我们对搜集到的5种山姜属植物（马来良姜、云南草蔻、宽唇山姜、花叶山姜、红豆蔻）的花柱进行了观察和显微结构的研究，并对其中一种进行了超微结构的观察。我们发现两种表型的花柱运动，都只发生在它的靠近柱头的一端，靠近子房的一端没有运动能力。与此相对应的是，花柱两端的显微结构不同。能运动的一端，它的花柱以花柱道（花柱中间的一个管道）为界，两侧的结构存在显著的差异，这种差异表现在细胞层数一侧多，一侧少；细胞形状也不一样。而不能运动的一端，它的细胞层数和形状在花柱道两侧大致都相同。下面以马来良姜为例来看花柱的结构。　

在马来良姜花柱的运动部分（图3），花柱道的下侧只有9－12层细胞，细胞直径5－10µm，长度60－90µm，比较狭长；花柱道上侧的细胞层数比较多（图4），除靠近花柱道的狭长细胞外，还有8－10层形状不规则的细胞，直径8－20µm，长度20－40µm，近卵形。另外，在花柱的运动部位，花柱道上、下两侧的细胞壁的厚度也有差异。上侧靠近表皮的细胞壁较薄，而下侧的所有细胞以及上侧中靠近花柱道的细胞，它们的细胞壁较厚(图)，约比上侧靠近表皮的细胞厚2－3倍（图5）。细胞壁的这种差异可能使得两侧组织的伸缩难易程度不同, 从而导致花柱的卷曲运动。　

通过我们观察，5种山姜属植物的花柱结构都是相似的：花柱无运动能力的一端，其细胞类型在上侧和下侧是一样的，而花柱具运动能力的一端，其细胞类型在两侧存在不对称性。这种不对称性导致了花柱两侧在卷曲运动中生长速率产生差异, 我们预测这可能是花柱卷曲运动的结构原因。

植物运动对植物的生存和繁殖来说都是非常重要的，这里我们只是介绍了姜科中植物的花柱卷曲运动，在自然界中，其他家族的植物也存在花柱卷曲，只是表现形式不同。除了花柱的运动之外，植物的花部还存在其他类型的运动，比如花丝的卷曲，柱头的卷曲，花朵的开放等。而除了花之外，植物的所有营养器官——根、茎、叶都具有运动的能力。正是这些运动，植物得以深入土壤获得养料和水分，得以更好的获得阳光进行光合作用，得以更好的繁殖后代，所以，植物的生命在于运动，生命不息，运动不止。

作者简介：

　　　罗银玲，女，河南周口人，博士，主要从事种子脱水耐性和植物运动的相关研究。

文章来源：《雨林故事》电子杂志http://emagazine.groups.xtbg.cn/archives/554