植物身高為何各不同

房裕東

在自然界中我們會發(fā)現(xiàn)，很多植物即便在相同的生長條件下，身高也不盡相同。你是不是認為，充足的光照會讓植物長得更粗壯、更高大呢？實驗卻給出了相反的結論：將同一品種的大豆種子分別種在陽光下和樹蔭下，結果，在樹蔭下生長的大豆居然比在陽光下生長的大豆個頭要高很多！其實，這一現(xiàn)象早在公元前300年左右就被“植物學之父”泰奧弗拉斯托斯寫進了《植物史》和《植物的本源》兩本著作中。他發(fā)現(xiàn)，在茂密森林里生長的樹木，長得高但枝干較細；而在陽光充足環(huán)境下生長的樹木，長得不高但枝干較粗。

我們都知道，光對植物的生長發(fā)育非常重要，因此植物會不斷調整自己的身高以接收更多的陽光。當一棵植物發(fā)現(xiàn)自己處于陰暗環(huán)境時，它就會拼命地長高，希望能趕超遮擋自己的其他植物。那么，植物是如何知道自己被遮擋了的呢？

植物如何知道自己被遮擋了

1987年，哈利·史密斯（英國著名植物學家）實驗室做了一個實驗：研究人員把正常生長的同種植物的幼苗分別放到模擬遮陰條件下和正常光照條件下，以觀察幼苗的生長結果。實驗發(fā)現(xiàn)，在一段時間后，模擬遮陰條件下的幼苗長得比正常光照條件下的幼苗要高。

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，在模擬遮陰條件下，光的強度明顯變弱且光的成分不同。其中，遠紅光的比例格外高，這是因為遠紅光能躲過上層葉片的吸收和反射，從而進入遮陰區(qū)。植物體內的光敏色素對遠紅光特別敏感，當植物“看見”遠紅光時，體內的光敏色素含量就會增加，進而植物便推測出自己正身處陰影下。這樣一來，它就會想盡一切辦法加速生長，超越遮擋物，為自己爭取更多的陽光。

“剎車”“油門”怎么找

植物雖然不能像動物一樣迅速對外界環(huán)境做出反應，但是它們體內有一些可以傳遞信號、調節(jié)發(fā)育的特定因子，這些因子在植物被遮擋時可以積極協(xié)調，讓植物快速長高。這些因子大致可以分為兩類：加速植物生長的“油門”和抑制植物生長的“剎車”。當“油門”啟動時，植物會使勁長高，成為“瘦高個兒”；當“剎車”啟動時，植物會減慢生長速度，成為“矮胖墩兒”。平時，這兩類因子通力合作，讓植物在不同的光照條件下盡量協(xié)調生長；但是當這兩類因子不能正常合作時，植物也就無法正常生長了。

為了知道植物體內具體有哪些“油門”和“剎車”，植物學家們可是費了不少腦筋。他們從突變體庫里找出許多突變個體，然后將它們種植在不同光照條件下進行篩選，希望找到以下三類“不能正常生長”的植物。

第一類是那些在正常光照下長成“瘦高個兒”的植物—就像在遮陰條件下一樣。如果某些基因失去功能后，植物生長加速，那我們就推測這些基因在植物體內是負責抑制生長的，也就是植物生長的“剎車”。第二類是那些即使處于遮陰條件下，依然長成“矮胖墩兒”的植物。如果某些基因失去功能后，植物不能正常長高，那我們就推測這些基因在植物體內起到促進生長的作用，是植物生長的“油門”。第三類是那些對遮陰條件格外敏感的植物。在正常條件下，它們的生長與其他幼苗沒有區(qū)別，但在遮陰條件下，它們會長得比其他幼苗高。

經(jīng)過多次實驗，科學家們找到了許多植物生長過程的調控因子。比如前文提到的光敏色素，就是一種很典型的“剎車”因子。光敏色素失去功能后，植物就會對外界光照條件的變化視而不見，致使幼苗在正常的光照下也只能長成“瘦高個兒”。

自然界中的大多數(shù)植物在弱光下都會長高，希望盡快擺脫遮擋物。但也有一些例外，比如灌木和草。不管它們怎么努力生長，都無法超過大樹，永遠只能處于被遮擋的狀態(tài)。于是，它們退而求其次，找到了另一條生存之道—盡可能地利用好弱光。這類植物又被稱為陰性植物，它們一般具有又薄又大的葉片，葉表角質層薄，表皮細胞多呈透鏡狀以聚焦光照。相應地，那些需要較強光照才能健康生長的植物，又被稱為陽性植物。