冰天雪地,为何也有植物开花?

国家林业和草原局政府网 2023-01-31来源:人民日报
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毡毛雪莲。

牛洋摄(人民视觉)

雪层杜鹃。

牛洋摄(人民视觉)

全缘叶绿绒蒿。

牛洋摄(人民视觉)


为了在低温时仍然能开花,有的植物进化出了类似温室的结构,有的植物在体内产生抗冻蛋白,体现了植物对生存环境的适应


梅花、冬樱花、杜鹃花……哪怕是冰天雪地,也有植物开花。都说春暖花开,可是冰天雪地中为何也有植物开花?

植物开花、展叶、结实等,都是对其生存环境的适应。在自然界,植物开花的目的是繁衍,实现自身基因的延续。在恰当的时节开花,能保证获得更大的生存优势。冬天开花的植物,也遵循这条规律。

梅花等植物冬季开花是对温度的一种适应,它们早开花、早结实,可以避开夏季的酷暑。春夏秋季,温度较高,昆虫、鸟类等动物较为活跃,更容易帮助植物完成花粉传播。然而,研究发现,即便是冬天,依然有蜂类、蛾类等传粉动物在活动,虽然这些动物数量相比春天、夏天要少,但此时开花的植物也少,冬季开花的植物得以躲开激烈的传粉竞争,成功实现繁衍。

事实上,在寒冷环境下开花,不是梅花等冬季开花植物的“专利”。在高海拔地区,雪莲、绿绒蒿、杜鹃等高山植物也能在冰天雪地中开花。这些植物在高山低温下开花需要有一套特殊的适应本领:由于常年低温,它们不得不进化出类似温室的结构,让花朵减少被冻坏的概率,实现种群延续。此外,通过增加不饱和脂肪酸和可溶性糖等物质的含量或者诱导低温抗冻蛋白,也可以避免细胞膜结构损伤和代谢紊乱。

冰天雪地,植物也可以开花,但并不能说越冷越好。实际上,不管是冬天开花的植物,还是高寒地区开花的植物,开花时节都存在另一条规律:往往是在初冬或者冬末气温略微回升时,几乎没有哪种植物的花朵在深冬时节盛开。其实,类似梅花、腊梅这些冬季开花的植物,遇到极端低温也无法顺利开花。并且,梅花、腊梅等植物为了防止冻伤,还进化出了先开花后展叶的特长,尽可能避免受到低温伤害,因为叶片的耐寒性不如花朵。

我们在北方可以看到的冬天开花的梅花、腊梅等植物,其实也是起源于冬天温度相对更高的南方地区。只是随着人类活动,一些更加耐寒的品种逐渐被引入北方。为了研究植物开花机制,科学家已经探索了上百年。开花时间反映了植物对外界环境的一种适应。温度和日照长度是影响植物在不同季节开花的主要环境因素,有些植物需要经历低温过程才会开花。研究发现,植物能通过感应温度、日照长度等环境信号的季节变化,在体内产生一种叫“成花素”的蛋白,从而诱导植物进行花芽分化和开花。

随着对植物开花调控机制认识的深入,如今我们可以通过调控生长环境、喷施植物激素等方法让植物在特定时间开花,甚至通过分子筛选等手段,不断选育出能在冬天开花的新品种。

(作者张石宝为中国科天堂网av丁香五香天堂网植物研究所研究员,人民日报记者杨文明采访整理)

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