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太聪明!植物用种子对抗干旱环境

(2015-06-12 17:10:50)
标签:

杂谈

(原文出自荣海的《植物用种子巧妙对抗干旱环境》,首发在《大自然》,已获得作者授权)


黄土高原气候干旱,植被稀疏,但铁杆蒿和达乌里胡枝子却是当地很常见的两种植物,那么它们是怎么适应黄土高原干旱的气候呢?我们另辟蹊径,从种子繁殖这个角度来看看它们。


胡枝子:把鸡蛋放进不同的篮子

太聪明!植物用种子对抗干旱环境

(原图来自网络)


达乌里胡枝子的种子种皮坚硬,致密感强,有光泽,表面具有明显的纹饰。我们进行常规萌发实验,结果表明多数种子未吸水膨胀,发芽率不到5%。经过分析认为,达乌里胡枝子存在该类植物常见的硬实现象。什么是硬实现象?植物由于种皮(有时也包括果皮)坚硬,在水温环境适合的情况下,也很难进行吸胀萌发的现象叫硬实现象,这种现象在植物界中普遍存在。打破硬实的方法很多,例如机械摩擦、高温处理、酸碱浸泡等,我们在这里采用98%浓硫酸浸泡种子10 min处理,果然,胡枝子的发芽率达到90%以上。

太聪明!植物用种子对抗干旱环境

胡枝子种子硬实现象有什么作用呢?在坚硬的种皮的保护下,种子能够在很长时期内保持较强的活力,而且由于硬实程度以及外力作用存在差异,同一批入土的种子会在不同时间萌发,出现不整齐的萌发,从而保证同一批种子总有一部分能在适宜的条件下萌发出苗。


太聪明!植物用种子对抗干旱环境

如果自然环境是良好的、稳定的,无疑胡枝子的种子一次性全部萌发,成苗数量最多,最有利于物种繁衍。但它采取了硬实对策,减少了每次萌发种子的数量,很明显是对黄土高原恶劣环境进行了妥协,我们来仔细分析下胡枝子采取的对策。假如胡枝子将“所有的鸡蛋放进一个篮子”,种子在次年全部萌发,那么要是气候严重干旱,这一批种子将无法萌发失去生存力或者萌发后死亡,结果是全军覆没。而采取硬实对策,将“鸡蛋放进不同的篮子”,让种子生存力保持几年而分几批萌发,如果第二年遭遇严重干旱气候,只是损失一部分,还可以等第三年、第四年及以后的适宜气候,这样种子萌发存活的几率就变大了。这样大家就明白了,“把鸡蛋放进不同的篮子”是胡枝子对应黄土高原恶劣气候的有效措施之一。


铁杆蒿:我喜欢喝得水饱饱

太聪明!植物用种子对抗干旱环境

(原图来自网络)


铁杆蒿的种子(瘦果)很小,长度不到1毫米,看似不起眼,确给我们带来很多惊喜。在进行常规萌发实验时,意外地发现种子遇水后,外面会包裹着一层亮晶晶的胶状物,这是什么物质,有什么作用?

太聪明!植物用种子对抗干旱环境

这种胶状物被称为粘液物质,是一种复杂的多种多糖混合物,具有良好持水性、粘着力和化学稳定性,曾经在铁杆蒿的近亲油蒿、白沙蒿等植物中也有发现。在显微镜下,我们可以清楚的看到铁杆蒿种子吸水后表面透亮的粘液物质,体积比原来的铁杆蒿要大很多。我们通过水合试验发现,铁杆蒿遇水10分钟后,重量是原来重量的10倍,30分钟达到最大值——原来重量的20倍,说明表面的粘液物质能够快速、大量地吸水。

太聪明!植物用种子对抗干旱环境
干旱的黄土高原上,粘液物质能够在出现短暂降雨时,迅速吸收雨水,将种子包裹在含水量很高的胶状物中,为种子提供良好的水环境,有利于种子萌发。

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