植物對環境的反應,使它的器官生長具有一定方向性。重力是誘導方向性的重要原因,因此植物這種不可思議的感知重力的本領和行為叫做重力向性(或向地性)。
植物怎樣知道哪端是上方呢?
達爾文曾觀察到芽和根發生優美彎轉姿態,原因在于細胞生長速度有所不同。不過,對于這一彎曲的原因,迭爾文仍然感到困惑。但在暗示之下,他又發現,若除去位于根尖的根冠。植物生長的方向就混亂不堪。
原來,根冠是許多薄壁細胞組成的一種冠狀結構,儼然是戴在根尖的一頂防護帽。難道這個硬的帽下隱藏著一個能指導方向的“司令部”不成?
上世紀20年代,人們就發現,生長素能刺激芽的生長,然而卻抑制根的生長。如果重力以某種原因使這種激素下移,生長素將聚集在植物的下側。激素分布的這種變化,就會引起方向的變化。
可是現在,植物學家們認為,無機鈣似乎扮演了更重要的角色。因為生長期在生長素作用下,植物細胞要伸長,細胞壁可塑性增大、變軟:此時鈣卻會使細胞壁變硬,從而抑制生長。所以在彎曲過程中,無論是根冠下側部位,還是芽的上側部位都可觀察到高含量的鈣。
美國俄亥俄州立大學的邁克爾,埃文斯博士對過量鈣如何影響植物對重力的反應進行了研究。他發現。根冠具有豐富的含淀粉體的細胞。
淀粉體是一種儲存淀粉和大量鈣的大莢膜。在重力持續作用下,淀粉體就會把鈣送到需要的地方——根冠下側。他說,如果阻止鈣的移動就不能存在對重力的反應。芽雖然沒有冠。但卻合有淀粉體,當它下沉時,鈣會往上側細胞移動,
是什么力量支配著鈣質在植物體內移動的呢?
植物學家研究發現,細胞的上端和下端之間電荷不相同,這些好像極化了。如果它們排成一列,總的電荷就強得足夠吸引住帶相反電荷的鈣原子或激素分子。
鑒于細胞的極性,植物將永遠懂得哪端是上的方向了。而且,完全可以證實,若把植物放在電場中,就可以讓它朝任何方向生長。