自從溫特發現植物生長素的秘密後,很多科學家都投入到這一研究領域。他們發現,植物的根總是朝著地心引力的方向生長,這同樣是通過生長素在根細胞裏不同的分布來實現的。於是,這些學者們提出,也許有一種被稱為“平衡麵”的感應物流向根細胞的底部,從而影響生長素在細胞中的分布。水平放置的根,其上麵比下麵生長快,致使根向下生長。可是這種“平衡麵”究竟屬於何物,又是如何起作用的呢?學者們一時無法知曉。
不久前,美國俄亥俄州立大學的植物學家邁克爾·埃文斯以及他的同事,提出了一個全新的理論。他們認為,無機鈣對植物的生長方向起著舉足輕重的作用。因為他們在研究中發現,在植物的彎曲生長的過程中,無論是根冠的下側部位還是芽的上側部位,都存在著高含量的無機鈣。那麼,無機鈣又是如何使植物辨別方向的呢?埃文斯解釋說,因為根冠有著極為豐富的含澱粉體的細胞,而澱粉體會把其內部的鈣送到根冠下側。這時,如果用特殊的實驗手段去阻止鈣的移動,植物馬上就會不按正常的方式去生長。同樣,植物的芽雖然沒有冠部,但也含有豐富的澱粉體,澱粉體也能將其內部的無機鈣送到上側的細胞中。這顯然說明,無機鈣對植物的生長方向有著不可忽視的作用。
那麼,既然澱粉體內有許多無機鈣,而無機鈣又能在植物體內來去自如,除了重力之外,又是哪一種力量使無機鈣如此方便地上下移動呢?最近,美國德克薩斯州立大學的研究人員斯坦利·魯在研究中發現,這是由於細胞的上端和下端之間的電荷不同,兩端電荷的不一致引起細胞極化。結果,為數眾多的被極化的細胞排列在一起,總電荷就強得足夠吸引任何相反電荷的鈣離子,驅使其在體內移動。於是斯坦利·魯提出,細胞的極性帶動鈣的移動,從而導致植物莖幹總是向上生長,而根則朝地下生長。
由誰控製植物生長方向的課題的研究已日趨深入,這種神奇的力量取決於什麼,是植物生長素還是無機鈣,是細胞的極性還是數者兼有之?目前,這依然有待於更進一步的探索。
遠古開花植物橫空出世之謎
約3.6億年之前,開花植物的“祖先”進化之際,當時的世界由通過孢子繁殖的類似蕨類的土褐色植物統治。1.4億年前左右,開花植物橫空出世並最終“脫穎而出”。遠古時代開花植物為什麼能橫空出世,至今仍是達爾文所稱的“一個令人厭惡的謎”。
今天,孢子植物僅占所有陸地植物的3%,個中原因直到17世紀才被揭示。當時,諸如納希米阿·格魯(NehemiahGrew)等植物學家利用最新發明的顯微鏡對開花植物的整個結構進行了研究。結果發現,植物的根本在於性,即植物的有性繁殖。開花植物之所以能茁壯成長,原因就在於它們比孢子植物更善於有性繁殖。
賓夕法尼亞州立大學網站2006年5月10日報道,賓夕法尼亞州立大學植物基因組計劃研究人員在與國際團隊的共同努力下,為達爾文關於開花植物的“難解之謎”提供了答案。
通過新的統計方法,研究人員對13個精心挑選的植物種類的非完整DNA序列進行了分析,揭開了先前不為人知的“古多倍性”(paleopolyploidy,古代植物細胞中基因成倍複製)事件,即在開花植物的祖先出現之前存在的基因組整體複製的現象。研究人員宣稱:“我們發現了一組基因複製集合,能夠解釋早期開花植物的整體基因複製事件。早期開花植物的基因成倍複製正好能解釋它們快速進化的原因。”
在FireflyBooks出版社新近出版的一本名為《種子》的書中,英國克佑區皇家植物園的植物學家沃爾夫岡·斯塔佩(WolfgangStuppy)和視覺藝術家羅布·克塞勒(RobKesseler)對植物有性繁殖的複雜性進行了仔細地剖析。在大多數植物產籽之前,花粉必須控製花的專門入口,使位於末端的卵細胞受精。同之後發生的一切相比,這一過程相對而言容易理解:對生成的胚胎進行生產、養育、儲存和分散。
開花植物隨著胚胎的產生進化成受保護的“三組織”種子結構,即胚乳、保護層(硬硬的、保護種子的外層)以及胚胎本身。每個組成部分都是從受精植物的獨特組織中產生的。