圖片來源:canva 圖庫
你是否想過,植物能看到你?植物,原來有「感覺」──而且時刻監視著環境!美國《科學人》雜誌出品,有理有據、去浪漫化的經典植物學科普。
光週期現象的概念,讓一些科學家為之振奮,他們腦中滿是這樣的問題:植物測量的,是白晝的長度,還是黑夜的長度?植物看到的,又是什麼顏色的光呢?
約莫第二次世界大戰時期,科學家發現,只要在半夜快速點亮燈光再滅掉,就可以控制植物的開花時間。取一種短日照植物──比如說大豆──來做實驗,只要在半夜點亮短短幾分鐘的燈光,就可以讓它在短日照條件下仍不開花。另一方面,同樣只要在半夜點亮短短幾分鐘的燈光,科學家就可以讓鳶尾之類的長日照植物在仲冬仍能開花(仲冬是白晝最短的時候,長日照植物正常情況下不開花)。
這些實驗證明,植物測量的不是白晝的長度,而是連續黑暗的時間長度。
▌光照會影響植物的花期
運用這種技術,花農可以讓菊花到母親節前夕才開花;想讓它們在奼紫嫣紅的春花風景中綻放,母親節是最佳時間。花農遇到的問題是,母親節在春季,但正常情況下,菊花要到日照愈來愈短的秋季才開花。幸運的是,在秋冬兩季,只要每晚點亮幾分鐘的燈光,就可以讓種植在溫室中的菊花一直不開花。到了母親節前兩週,花農晚上不再開燈,所有菊花便會在同一時刻「嘩」地開放,準備好採收及運送。
科學家也對植物看到的「光的顏色」感到好奇。
令人驚奇的是,他們發現不管用什麼植物做實驗,它們都只對夜裡的紅色閃光有反應。夜間的藍色或綠色閃光都不會影響植物的開花時間,但只要幾秒鐘的紅色閃光就會有影響。植物能區分顏色:它們靠藍光知道向哪個方向彎曲,卻靠紅光測量夜晚的長度。
之後,一九五○年代初期,在馬里蘭猛獁得到首次研究的那個美國農業部實驗室,哈利.波斯威克(Harry Borthwick)與其同事又獲得一項驚人發現:遠紅光──這是波長比鮮紅色光略長的光,最常在日暮時分能勉強看到──可以消除紅光對植物的效應。
讓我再說得更清楚一點,如果你取來幾株在長夜條件下不能正常開花的鳶尾,在半夜給它們一個紅色閃光,它們便會開出鮮豔美麗的花朵,就跟在自然條件下種植的鳶尾一樣。但如果在紅色閃光之後,又緊接著照射遠紅光,它們會像是從未被照過紅光一樣,又不開花了。如果在遠紅光之後再照紅光,它們又開花了。再照遠紅光,又不開花了,以此類推。
而且,完全不需要太長時間的照射,無論紅光還是遠紅光,都是幾秒鐘就足以發揮效用。
鳶尾體內彷彿有一個由光所控制的開關,紅光把它扳到開花這一邊,遠紅光把它扳回去,鳶尾就不開花了。只要你來來回回扳開關、扳得夠快,就什麼都不會發生。
從一個更哲學的層次來說:植物能記住它看到的最後一種顏色。
在約翰.甘迺迪被選為總統時,華倫.巴特勒(Warren L. Butler)及其同事證明,紅光效應和遠紅光效應都由植物中的單獨一種光受體引發。他們稱這種受體為「光敏素」(phytochrome),英文意為「植物色素」。在最簡單的模型中,光敏素就是一個光啟動的開關。紅光使光敏素活化,轉化為能夠接收遠紅光的形態。遠紅光使光敏素失去活性,轉化為能夠接收紅光的形態。在生態學上,這個效應意義重大。在自然界中,任何植物在白晝將盡時看到的最後一道光是遠紅光,這意味著植物應該「休息」了。早晨,植物看到紅光便又醒來。藉此,植物能測量在它最後一次看到紅光之後過了多少時間,以相應調整其生長。
那麼,植物究竟是用什麼部位看到紅光和遠紅光,以調控開花的呢?
▌植物中的光敏素會誘發開花
我們從達爾文對向光性的研究中,知道了植物的「眼睛」在莖頂,對光做出反應的部位則在莖的中段。我們也許會因此認為,負責光週期現象的「眼睛」也在植物莖頂,但令人意外的是,這是錯的。
如果你在半夜用一束光照射植物的不同部位,你會發現,照亮任何一片葉子,都足以調控整株植物的開花時間。另一方面,如果把植物的所有葉子都摘除,只留下莖和莖頂,植物將看不到任何閃光,即使整株植物都被光照也無濟於事。只要單獨一片葉子裡的光敏素在半夜看到紅光,效果就好比整株植物都受到了光照。
葉子中的光敏素接受了光的提示,便發出一個可運動的訊號,在整株植物體內散播開來,由此就可誘發其開花。
本文摘自 寶瓶文化《植物的感官世界》

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