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自己往上爬的藤蔓植物( 六 )

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植物利用感受光或日照的長度來感知季節(jié)從而決定開花，是有其道理的——在這個世界，萬物變幻無窮，但是地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)卻亙古不變，也就決定了地球晝夜及春夏秋冬的變化是永恒的 。植物選取晝夜長度，而不是其他環(huán)境因素如溫度等作為開花的提示信號，說明植物很聰明 。因為要是選取溫度作為信號的話，如果冬季來個暖流或夏季來個寒流，那么植物自身的生長和開花就會變得混亂無常了 。
9 植物對光周期的響應(yīng)
隨著這一發(fā)現(xiàn)，世界各地研究人員開始了對植物光周期的研究，發(fā)現(xiàn)不同植物的開花對光周期的要求不同，有的植物在冬天開花，而有的在春天開花，所以在不同的季節(jié)有不同的植物開花 。然而還有一些植物對日照不是非常敏感，正如位于赤道上的植物，常年光周期基本恒定，所以就沒必要對光周期的感應(yīng)有所改變了 。根據(jù)對光周期的感應(yīng)，可將植物分為三個主要類別，即長日照植物、短日照植物和日照中性植物 。長日照植物是在其生長發(fā)育過程中只有每天日照長度超過一定的時間后才能開花，而且每天日照時間越長，開花就越早；短日照植物則正好相反，它只有當(dāng)每天日照長度短于一定時長時才能開花，否則只進(jìn)行營養(yǎng)生長；而日照中性植物對每天的日照長度沒有特殊要求，只要其他條件合適，在什么日照條件下都能開花 。那個能長更多葉片的煙草突變體就是短日照植物，它在馬里蘭州生長時，還沒達(dá)到其所需要的短日照條件時霜凍就來臨了，結(jié)果沒來得及開花就會被凍死 。當(dāng)把它種到地理位置比馬里蘭靠南邊的佛羅里達(dá)州時，在它所需要的短日照條件來到時沒有霜凍，這樣就可以開花并收獲種子了，留一小部分種子在佛羅里達(dá)州繼續(xù)繁殖，把剩余的種子運送到馬里蘭州去種植收獲更多的煙葉 。這樣，煙草的問題就解決了 。大豆也是短日照植物，但是上文中關(guān)于大豆的問題用這種方法是解決不了的 。當(dāng)然，現(xiàn)在隨著工業(yè)化的發(fā)展，大豆豐收實現(xiàn)了機械化，問題也就解決了 。
【自己往上爬的藤蔓植物】既然晝夜長度對開花重要，那么到底是夜的長度更重要，還是白天的長度更重要呢？回答就牽涉到了光敏色素的發(fā)現(xiàn) 。1938年，科學(xué)家用實驗得出了一個重要的論斷：夜的長度對開花重要[5] 。得出這個結(jié)論讓研究人員花了20年時間 。當(dāng)時加州理工大學(xué)的Karl Hamner和James Bonner教授實驗室經(jīng)費充足，科研條件優(yōu)越，他們可以做到實驗室中白天或黑夜長度的隨意改變，以此研究光照和黑暗時間長度對開花的影響 。通過這些實驗，他們發(fā)現(xiàn)黑夜的長度更加重要，白天長度不太重要，而且對于像大豆、煙草之類的植物，黑夜長度必須要達(dá)到連續(xù)10.5 h 才能開花 。如果在這10.5 h中任意的時間點用手電筒照一下植物，那么植物會忘記已有的黑暗時間而不會開花，這就是夜間斷現(xiàn)象 。這種現(xiàn)象非常重要，因為它給科學(xué)家提供了究竟是什么光受體參與這一現(xiàn)象的線索 。相比于用一個燈泡持續(xù)照射植物幾個月，對于黑暗中的植物進(jìn)行短暫照射幾十秒，操作起來就非常簡單了 ?？茖W(xué)家采用了一個很強的光源——海軍軍艦探照燈，經(jīng)過一些光學(xué)的方法把這些光的短波長和長波長依次拉開，將十多個花盆在2 m長的實驗臺上一字排開，每個花盆對準(zhǔn)的是不同波長、不同顏色的光，然后觀察哪種顏色的光的夜間斷現(xiàn)象最明顯，由此說明植物就是感受了這種顏色的光，那么光受體一定是感受了這種光，從而激活了夜間斷現(xiàn)象 。他們于1945年得出最后的結(jié)論，即紅光對于夜間斷現(xiàn)象最有效，其他光基本不起作用 。那么光受體應(yīng)是綠色或藍(lán)綠色的，即紅光的互補色 。那么，這種光受體究竟是什么呢？正好他們隔壁實驗室一對夫婦研究的是光對種子萌發(fā)的效應(yīng)，基于隔壁同事的已有研究成果及研究設(shè)備，他們接下來想研究哪種顏色的光對種子萌發(fā)影響最大 。這次他們做的實驗是在原來放置一株花盆的地方放了幾百顆種子，因此實驗的精確度要高很多 。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，不僅是紅光重要，而且遠(yuǎn)紅光有抑制作用 。紅光照射的種子發(fā)芽，而遠(yuǎn)紅光照射的種子不發(fā)芽，而且紅光與遠(yuǎn)紅光照射完全是可逆的 。據(jù)此，他們提出一個著名假說：光受體有兩種狀態(tài)，一種是紅光吸收態(tài)，是無活性的，它在吸收紅光以后就變?yōu)橛谢钚缘牧耍挥谢钚缘臓顟B(tài)即為遠(yuǎn)紅光吸收態(tài)，而它吸收遠(yuǎn)紅光后又回到了無活性的紅光吸收態(tài) 。這種吸收紅光和遠(yuǎn)紅光的光受體稱為“光敏色素” 。

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