【植物也“嘮嗑” 它們都聊些什么？】遇到家族親屬 ， 會(huì)親切地打個(gè)招呼 ， 還會(huì)協(xié)調(diào)關(guān)系避免“窩里斗”；遇到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 ， 則迅速地發(fā)出威脅警告 ， 并釋放毒素抑制對(duì)方生長(zhǎng) 。
這是人還是某種動(dòng)物？都不是！能做出這些反應(yīng)的是那些我們平時(shí)看上去仿佛很安靜的植物 。 在看不見的地下 ， 植物的世界遠(yuǎn)比我們想象中熱鬧 。
最近 ， 一項(xiàng)由中、德、英3國(guó)學(xué)者共同參與的最新研究發(fā)現(xiàn) ， 相鄰植物可以通過根部釋放的化學(xué)物質(zhì)互相“對(duì)話” 。 這種由化學(xué)物質(zhì)主導(dǎo)的“交流” ， 可以改變植物生長(zhǎng)的微環(huán)境 ， 調(diào)節(jié)養(yǎng)分供給 ， 甚至影響產(chǎn)量 。
從根部釋放化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行“交流”
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所研究員孫波介紹 ， 植物根系從土壤中汲取生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分 ， 同時(shí)也釋放化學(xué)物質(zhì) 。 這些化學(xué)物質(zhì)改變了原本土壤里的水、氣、生物等微環(huán)境 ， 這些改變很可能對(duì)周圍其他植物也造成影響 。 此次 ， 科研團(tuán)隊(duì)選取了中國(guó)南方耕地經(jīng)常相鄰種植的花生和木薯 ， 來具體研究植物間的化學(xué)信號(hào)怎樣相互影響 。
研究發(fā)現(xiàn) ， 木薯能從根部向土壤中釋放出一系列液態(tài)和氣態(tài)的氰化物 ， 而附近的花生接收到這種信號(hào)后 ， 能夠釋放相應(yīng)的氣態(tài)分子乙烯 ， 在乙烯影響下 ， 花生植株會(huì)主動(dòng)縮減地面植株的繁茂程度 ， 優(yōu)先保證果實(shí)的養(yǎng)分供給 。 同時(shí) ， 乙烯還能作為“召集信號(hào)” ， 聚集土壤中的有益微生物到花生根部 ， 提高氮、磷等有效養(yǎng)分的吸收率 ， 以進(jìn)一步提高花生果實(shí)的飽滿程度和產(chǎn)量 。
“這項(xiàng)研究告訴我們 ， 植物根部釋放的化學(xué)物質(zhì) ， 或許是不同植物間‘交流對(duì)話’的關(guān)鍵 。 ”孫波說 。
其實(shí)除了釋放化學(xué)物質(zhì)外 ， 研究者還發(fā)現(xiàn) ， 植物可以通過物理信號(hào)包括電信號(hào)、聲波信號(hào)等進(jìn)行交流 。
西澳大利亞大學(xué)的生物學(xué)家莫妮卡·加利亞諾博士曾經(jīng)做過一次實(shí)驗(yàn) ， 將羅勒栽植到胡椒附近 ， 胡椒的長(zhǎng)勢(shì)就會(huì)變得更好 ， 即便用一層塑料布把二者隔開 ， 胡椒依然能保持這種變化 。 經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)后研究人員認(rèn)為 ， 這是植物細(xì)胞內(nèi)納米力學(xué)水平的聲信號(hào)在發(fā)揮著作用 。 來自英國(guó)布里斯托大學(xué)的研究人員還曾證實(shí) ， 花朵能夠發(fā)出微弱的電信號(hào) ， 表示已經(jīng)有蜜蜂來采過蜜了 。
不同植物之間的交流 ， 甚至可以在第三方的幫助下進(jìn)行 ， 而這位被科學(xué)家識(shí)破身份的“送信使者” ， 就是我們熟知的菟絲子 。 菟絲子這種寄生植物 ， 會(huì)纏繞在植物的莖上 ， 從接觸宿主的部位伸出尖刺 ， 戳入宿主直達(dá)韌皮部 。 中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所的一項(xiàng)研究證實(shí) ， 它不僅外形酷似“電話線” ， 在不同宿主間也能起到“通信渠道”的作用 。 當(dāng)昆蟲侵害一個(gè)宿主的時(shí)候 ， 這個(gè)宿主能產(chǎn)生一個(gè)抗蟲信號(hào) ， 喚醒自身的防御機(jī)制 ， 通過菟絲子這個(gè)渠道 ， 這個(gè)抗蟲信號(hào)能夠被傳輸?shù)狡渌乃拗髦参?， 令這些植物提起戒備 ， 開始增強(qiáng)抗蟲能力 。
通過“口令”決定是戰(zhàn)是和
除了進(jìn)行“交流”之外 ， 植物還能通過感知“鄰居”的“信息”來決定是否要對(duì)其發(fā)起攻擊 。
植物在什么情況下會(huì)對(duì)臨近植物“出手”呢？為了弄明白這個(gè)問題 ， 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授孔垂華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)用了7年時(shí)間 ， 從植物的根系入手進(jìn)行研究 ， 最終揭開了這層神秘面紗 。
他們把小麥種植在營(yíng)養(yǎng)液里 ， 并通過樹脂收集液體中的各種化學(xué)物質(zhì) ， 再一一進(jìn)行分析 。 通過這種方法對(duì)小麥根系分泌物進(jìn)行活性追蹤分離 ， 孔垂華團(tuán)隊(duì)得到了4個(gè)已知化合物 ， 分別為茉莉酸、水楊酸、黑麥草內(nèi)酯以及木犀草素 。 同時(shí) ， 他們選取了自然界中常出現(xiàn)在小麥附近的大狼杷草、野燕麥、節(jié)節(jié)草等100種伴生植物 ， 然后分別對(duì)它們的根部、根系分泌物和根際土進(jìn)行了分析 。 通過研究發(fā)現(xiàn) ， 這些植物根部、根系分泌物和根際土壤中都含有小麥根系分泌物中所含的前3種物質(zhì) ， 其中特別是黑麥草內(nèi)酯和茉莉酸 ， 在較低濃度下就能極大程度地誘導(dǎo)小麥根系化感物質(zhì)DIMBOA濃度的升高 。 而DIMBOA這種物質(zhì)在小麥抗菌、抗蟲和防御雜草等方面都具有重要作用 。
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