植物也“唠嗑”,听听它们都聊啥

  植物也“唠嗑”,听听它们都聊啥

植物也“唠嗑”,听听它们都聊啥

  遇到家族亲属,会亲切地打个招呼,还会协调关系避免“窝里斗”;遇到竞争对手,则迅速地发出威胁警告,并释放毒素抑制对方生长。

  这是人还是某种动物?都不是!能做出这些反应的是那些我们平时看上去仿佛很安静的植物。在看不见的地下,植物的世界远比我们想象中热闹。

  最近,一项由中、德、英3国学者共同参与的最新研究发现,相邻植物可以通过根部释放的化学物质互相“对话”。这种由化学物质主导的“交流”,可以改变植物生长的微环境,调节养分供给,甚至影响产量。

  从根部释放化学物质进行“交流”

  领导这一研究的中国科学院南京土壤研究所研究员孙波介绍,植物根系从土壤中汲取生长所需的养分,同时也释放化学物质。这些化学物质改变了原本土壤里的水、气、生物等微环境,这些改变很可能对周围其他植物也造成影响。此次,科研团队选取了中国南方耕地经常相邻种植的花生和木薯,来具体研究植物间的化学信号怎样相互影响。

  研究发现,木薯能从根部向土壤中释放出一系列液态和气态的氰化物,而附近的花生接收到这种信号后,能够释放相应的气态分子乙烯,在乙烯影响下,花生植株会主动缩减地面植株的繁茂程度,优先保证果实的养分供给。同时,乙烯还能作为“召集信号”,聚集土壤中的有益微生物到花生根部,提高氮、磷等有效养分的吸收率,以进一步提高花生果实的饱满程度和产量。

  “这项研究告诉我们,植物根部释放的化学物质,或许是不同植物间‘交流对话’的关键。”孙波说。

  其实除了释放化学物质外,研究者还发现,植物可以通过物理信号包括电信号、声波信号等进行交流。

  西澳大利亚大学的生物学家莫妮卡·加利亚诺博士曾经做过一次实验,将罗勒栽植到胡椒附近,胡椒的长势就会变得更好,即便用一层塑料布把二者隔开,胡椒依然能保持这种变化。经过反复实验后研究人员认为,这是植物细胞内纳米力学水平的声信号在发挥着作用。来自英国布里斯托大学的研究人员还曾证实,花朵能够发出微弱的电信号,表示已经有蜜蜂来采过蜜了。

  不同植物之间的交流,甚至可以在第三方的帮助下进行,而这位被科学家识破身份的“送信使者”,就是我们熟知的菟丝子。菟丝子这种寄生植物,会缠绕在植物的茎上,从接触宿主的部位伸出尖刺,戳入宿主直达韧皮部。中国科学院昆明植物研究所的一项研究证实,它不仅外形酷似“电话线”,在不同宿主间也能起到“通信渠道”的作用。当昆虫侵害一个宿主的时候,这个宿主能产生一个抗虫信号,唤醒自身的防御机制,通过菟丝子这个渠道,这个抗虫信号能够被传输到其他的宿主植物,令这些植物提起戒备,开始增强抗虫能力。

  通过“口令”决定是战是和

  除了进行“交流”之外,植物还能通过感知“邻居”的“信息”来决定是否要对其发起攻击。

  植物在什么情况下会对临近植物“出手”呢?为了弄明白这个问题,中国农业大学资源与环境学院教授孔垂华带领团队用了7年时间,从植物的根系入手进行研究,最终揭开了这层神秘面纱。

  他们把小麦种植在营养液里,并通过树脂收集液体中的各种化学物质,再一一进行分析。通过这种方法对小麦根系分泌物进行活性追踪分离,孔垂华团队得到了4个已知化合物,分别为茉莉酸、水杨酸、黑麦草内酯以及木犀草素。同时,他们选取了自然界中常出现在小麦附近的大狼杷草、野燕麦、节节草等100种伴生植物,然后分别对它们的根部、根系分泌物和根际土进行了分析。通过研究发现,这些植物根部、根系分泌物和根际土壤中都含有小麦根系分泌物中所含的前3种物质,其中特别是黑麦草内酯和茉莉酸,在较低浓度下就能极大程度地诱导小麦根系化感物质DIMBOA浓度的升高。而DIMBOA这种物质在小麦抗菌、抗虫和防御杂草等方面都具有重要作用。

  也就是说,黑麦草内酯和茉莉酸可以看做是小麦辨认其伴生植物的“信号”,通过感知这些化学物质的浓度,小麦就能判断对方的存在。如果周围的伴生植物达到了一定的密度,开始威胁到小麦的水分和养分吸收,小麦就会开始大量分泌DIMBOA抑制其生长,就像是拿起武器发动战争。

  随后,孔垂华和研究团队通过对水稻的研究进一步证实,有亲缘关系的水稻种植在一起,根系会尽量小心翼翼地避开彼此,从而最大程度减少竞争,而且不论是否存在与稗草的种间竞争,水稻与“亲属”之间的这种“关照”都会存在;而非亲缘关系的水稻种植在一起结果则相反,它们的根系会扎得更深,更具活力和侵入性,力图挤压对方的生存空间。此外,研究人员还发现,在根系分泌物抑制剂作用下,或者完全阻断根系物质交流后,这种亲缘识别现象就会随之消失。

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