植物是如何知道自己該何時(shí)開(kāi)花、落葉和結(jié)果的？其實(shí)，植物也像人一樣遵循著“日出而作，日落而息”的生物鐘。在生物鐘的調(diào)控下，植物會(huì)“睡覺(jué)”，醒來(lái)還能“伸懶腰”；植物知道自己的開(kāi)花時(shí)間，還能控制香味和花蜜。

花開(kāi)花落皆有時(shí)，四時(shí)盛景，年年歲歲，植物是如何知道自己該何時(shí)開(kāi)花、落葉和結(jié)果的？答案就在于植物像人一樣也有生物鐘。

植物生物鐘有“智慧”

面對(duì)地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)導(dǎo)致的光、溫度、晝夜及季節(jié)變化，形成人類(lèi)“日出而作，日落而息”的習(xí)慣。其實(shí)，植物也像人一樣遵循著“日出而作，日落而息”的生物鐘。

“生物鐘”又稱(chēng)為“生物節(jié)律”，它是普遍存在于生物體內(nèi)的自然規(guī)律。植物整個(gè)生命周期都受生物鐘調(diào)控。

植物生物鐘也是一種分子節(jié)拍器，它能調(diào)節(jié)多種生長(zhǎng)過(guò)程，從黎明啟動(dòng)光合作用到調(diào)節(jié)開(kāi)花時(shí)間，生物鐘會(huì)因地理、緯度、氣候和季節(jié)而變化，且必須適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件。

會(huì)“睡覺(jué)”，醒來(lái)還能“伸懶腰”

1880年，達(dá)爾文父子基于對(duì)69種植物睡眠的研究，提出晝夜節(jié)律的可遺傳性。很多植物的葉片白天展平、夜晚豎起來(lái)，達(dá)爾文推斷，葉片的睡眠可能是為了抵御夜間寒冷。

2018年，科學(xué)家使用分辨精度達(dá)毫米級(jí)的地面激光掃描儀進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)果顯示，白樺樹(shù)的樹(shù)冠在晝夜之間會(huì)上下移動(dòng)。也就是說(shuō)，樹(shù)不但真的會(huì)“睡覺(jué)”，醒來(lái)后還會(huì)“伸懶腰”。分析認(rèn)為，植物這種“睡眠”運(yùn)動(dòng)有利于應(yīng)對(duì)夜間的低溫。

向日葵就是典型的生物鐘調(diào)控植物。如果捆住向日葵，不讓花盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，其生長(zhǎng)量就大幅下降。如果把向日葵移到裝有固定頂燈的室內(nèi)，向日葵仍然會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)。這說(shuō)明，植物體內(nèi)存在著獨(dú)立的、能自我調(diào)節(jié)的生物節(jié)律控制系統(tǒng)。

有的愛(ài)太陽(yáng)，有的沒(méi)那么愛(ài)

光周期是自然界最穩(wěn)定的環(huán)境因子，地球上的生物可通過(guò)光周期感知季節(jié)變化，在最適宜的季節(jié)完成繁衍生息。

然而，研究者發(fā)現(xiàn)了一種具有普遍規(guī)律的有趣現(xiàn)象：三種長(zhǎng)日照植物（百脈根、豌豆和擬南芥）在長(zhǎng)日照下產(chǎn)生的種子比短日照下更大，而三種短日照植物（大豆、紅小豆和菜豆）則在短日照下會(huì)產(chǎn)生更大的種子?？梢?jiàn)，不同植物有著不同的適合生長(zhǎng)的光周期。那么，是什么機(jī)制在起作用，使有的植物愛(ài)太陽(yáng)，有的卻沒(méi)那么愛(ài)呢？

研究者對(duì)長(zhǎng)日照植物擬南芥研究發(fā)現(xiàn)，原來(lái)是CO基因的作用使植物對(duì)不同的光周期有著不同反應(yīng)。而且，只有來(lái)自母本的CO基因才具有調(diào)控種子大小的功能，來(lái)自父本的基因?qū)ΨN子大小沒(méi)有影響。

有趣的“花鐘”：欲知何時(shí)，花開(kāi)便知

自古道“花開(kāi)花落皆有時(shí)”，瑞典植物學(xué)家林奈曾把不同時(shí)間開(kāi)放的花組成“花鐘”，欲知何時(shí)，花開(kāi)便知。

在我國(guó)，蛇麻花凌晨約3點(diǎn)首先開(kāi)花，大約4點(diǎn)，牽?；ǖ拇罄纫哺鴱堥_(kāi)了。然后野薔薇花開(kāi)（大約5點(diǎn)），龍葵花開(kāi)放（大約6點(diǎn)）。接下來(lái)是美麗幽雅的郁金香（大約7點(diǎn)30分）和半枝蓮（約10點(diǎn)）、大爪草（約11點(diǎn)）盛開(kāi)，午時(shí)花（約12點(diǎn)）迎著烈日怒放。正午過(guò)后，萬(wàn)壽菊花開(kāi)（約15點(diǎn)）、紫茉莉（約17點(diǎn)）添香，煙草花（約18點(diǎn)）綻開(kāi)。夜晚降臨，月光花（約19點(diǎn)）吐蕊，待宵草（約20點(diǎn)）破蕾。

植物生物鐘除了可以控制開(kāi)花時(shí)間，還可以控制香味、花蜜、樹(shù)根液汁的分泌、樹(shù)葉休眠等生物活性特征。

植物生物鐘是如何起到調(diào)控作用的？首先是對(duì)光和溫度信號(hào)的輸入；其次是中央震蕩器在起作用，你可以把它想象成一個(gè)重要港口，能調(diào)控下游很多行為，使它們呈現(xiàn)晝夜節(jié)律性。

“冬日記憶”告訴它，春天來(lái)了該開(kāi)花了

學(xué)習(xí)和記憶在植物身上的表現(xiàn)是什么？一個(gè)處于爭(zhēng)論中心的例子是春化。某些特定植物在春天開(kāi)花前，必須在寒冷中暴露一陣，這個(gè)過(guò)程就叫春化。這個(gè)所謂的“冬日記憶”會(huì)幫助植物分辨春季與秋季。

在實(shí)驗(yàn)植物——擬南芥里，有一個(gè)叫“FLC”的基因，可以產(chǎn)出一種讓它的小白花不開(kāi)放的化學(xué)物質(zhì)。然而，當(dāng)這種植物暴露在漫長(zhǎng)的冬天里時(shí)，其他基因的某些副產(chǎn)品使其能夠測(cè)量出已經(jīng)冷了多久。隨著寒冷的持續(xù)，擬南芥會(huì)在越來(lái)越多的細(xì)胞中抑制FLC。當(dāng)春天到來(lái)，白晝?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)，經(jīng)歷過(guò)寒冷，F(xiàn)LC含量已經(jīng)大為降低的擬南芥就可以開(kāi)花了。

不僅植物生長(zhǎng)發(fā)育受生物鐘調(diào)控，而且生物鐘還是植物應(yīng)對(duì)害蟲(chóng)的防御武器。植物會(huì)“預(yù)測(cè)”害蟲(chóng)活動(dòng)時(shí)間，產(chǎn)生抵御性生物大分子來(lái)減少害蟲(chóng)的“食欲”，從而最大限度減少傷害。

（春之暖薦自《齊魯晚報(bào)》于梅君/文）