過去,人們隻做過這樣的試驗,如果把油菜、小麥、草莓等旱地作物,像水稻、荸薺等水田作物一樣種在水田裏,不久就會爛根死亡。那麼,油菜、小麥等旱地作物為什麼能在水麵浮體上種植,而且它們的根係長年累月泡在江河湖泊之中,這水中又有那些要素使它們的根係不發黑和腐爛呢?這至今仍然是個難解之謎。
植物水上種植的研究成功,不僅為緩解我國因人口持續增長、耕地麵積逐年減少、糧食日趨緊張的矛盾找到新的出路。同時,也為我國大麵積地利用和開發水麵,推動植物水上種植的科學理論,提供了廣闊的前景。
棉花開花顏色之謎
棉花種在地裏,當它長到七八張葉子的時候,就開始開花。最有趣的是,棉花的花剛開時是乳白色,不久,逐漸變成淺黃色,四五個小時後,開始轉變成粉紅色。第二天,逐漸變成紫紅色。不了解這種秘密的人還以為棉花能開不同顏色的花呢。棉花的花為什麼會變顏色呢?科學研究認為,它的花瓣中含有花青素,花青素在酸性的環境條件下呈紅色,在堿性的環境條件下呈藍色。花青素本來沒有顏色的,所以人們亦叫它五色花青素。棉花初開時,花瓣中的色素主要是無色花青素,所以看上去是乳白色。當花開了以後,花青素就慢慢增多,尤其是隨著植物的呼吸作用,花瓣中的酸性亦不斷增加,這樣,使花青素在酸性的環境條件下出現紅顏色。
人們不僅要問,棉花花中的花青素為什麼會逐漸增多呢?科學界普遍認為與太陽光照有關係,在晴天,陽光充足,花的顏色就變的快;可在陰雨天,顏色就變得慢。人們還做過這樣的試驗,用有顏色的紙蓋住棉花花的某一部分,使它不受陽光的照射,幾小時後,被蓋住的部分顏色就淺。如果有意把花苞葉剝去,使花的基部也能曬到陽光,結果花的基部也照常能夠變紅色。同時,科技人員還發現,花的顏色變化與外界溫度高低關係也很大。高溫幹旱,顏色就變得快,陰天涼爽,花的顏色就變得慢。
但是,棉花品種不同,花的顏色也就不一樣。如陸地棉和亞洲棉的花是乳白、淺黃到紫紅色;海島棉的花多為檸檬黃到金黃色。此外,人們在棉花育種過程中,還發現了少數野生棉花的花還有其他顏色,而且從開花到花的脫落,變化很小,這就向我們提出了一個新的探討問題,棉花的花顏色變化,不一定光是酸堿度引起的,可能還與它的先天性和其他因素有關。
果樹種子的怪脾氣
北方落葉果樹種子不經過層積處理在春天播種不發芽,隻有經過層積處理後播種才能發芽。種子為什麼會具有這種奇怪脾氣呢?
人們知道,種植果樹一般先要用種子培育出苗木作為砧木,然後進行嫁接。一般情況下,落葉果樹的種子采集後,即使給予適宜的水分、溫度、通氣等發芽條件也很難發芽,這種現象稱為種子的自然休眠。休眠的種子需要在一定低溫(1-7℃)濕潤和通氣條件下,緩慢吸水,在酶的參與下,把複雜的有機物質轉變為簡單的有機物質,逐步完成後熟過程,才能具有發芽力。層積處理正是使種子完成這一後熟過程。秋播的種子是在田間自然條件下完成後熟過程。春播的種子須經人工層積貯藏才能完成後熟過程。
北方落葉果樹的種子具有這種自然休眠特性,這是由於種子秋季成熟後,很快就遇到嚴寒的氣候,如果當時萌發,即會遇到凍害而被淘汰。因此經過長期係統發育而形成了種子休眠特性,它是果樹與環境條件矛盾統一的結果,這對樹種的生存和繁殖是有利的。南方常綠果樹的種子,一般沒有休眠期或休眠期很短,隻要采種後稍晾幹,立即播種,在溫度、水分、通氣良好的條件下隨時都能發芽。
生產上采用的層積方法,主要分地麵層積和挖溝層積兩種。層積場所,須選擇地勢高,排水好,通風陰涼的地方,按1份種子與3—20份濕沙的比例進行混合或把兩者分層層積。沙的濕度以手握成團,觸之即散為度。少量種子放置冰箱中(1—7℃)沙藏也可起到同樣作用。同時,在種子沙藏期間要注意經常檢查,以防止種子黴爛、幹燥和鼠咬。
由於不同的樹種的種子,需要的後熟天數不同,層積處理的開始時期,可根據各樹種需要的層積天數和當地的春播的時期向前推算。層積時間過短或過長,都會降低發芽率。一般果樹種子層積天數,大粒種子如山桃、山杏等為90天左右,小粒種子如海棠,杜梨等為60天左右。也有特殊情況,如山楂種子由於種皮厚、質地致密,透水性差,用一般層積方法,需隔年才能萌發。所以,種子須經特殊處理後再進行層積沙藏。
種子層積處理雖然已廣泛應用於生產中,但層積處理能克服種胚休眠的生物學機製尚未完全清楚。雖然有許多試驗報導了在低溫冷藏期所發生的變化,包括種子吸水力的提高,酶活性增強,酸性增加和複雜的貯藏物質轉化等等。這隻是標誌著種子提高了發芽能力,而不是控製休眠機製因素的解除。到目前為止,還未發現一種生長促進劑和生長抑製劑本身,能誘導或解除休眠。這些方麵還有待於進一步研究。
人參複活之謎
人參這一珍貴的中藥材,無論野人參還是人工栽培的人參,都是長在土裏的根莖,離開了土,它們就“死”了。
近年卻發現兩起人參“複活”的事:
1985年9月,陝西銅川礦務局工人邢廣華喝剩的一瓶“吉林牌”人參酒中兩株人參長出新芽。又續了些酒後,到第二年,新芽已長到三四厘米,而且根須叢生。
1987年5月,山東文登縣農民於奧國家中,一支酒泡過的人參也發芽長葉了。
水中栽培,隻有少數陸上植物能適應,難道在酒中也能生長嗎?為什麼不是所有的人參都能在酒中發芽長葉呢?
葵花向陽的奧秘
葵花向陽是人們所熟悉的植物運動現象。過去的研究認為,這種運動是由陽光造成的,即在陽光照射下,葵花生長點裏的細胞電極化,負電荷趨向陽麵,正電荷趨向背麵,而葵花體內的一種帶負電荷的生長素就會被吸引到帶正電荷的背麵細胞裏,於是造成生長素多的背麵生長快於陽麵,產生向光彎曲。但是最近國外有人研究提出,葵花向陽運動是溫度的作用。他們做了許多試驗發現,把葵花置於溫室中,以冷光代替陽光,或將陽光遮起來,花頭一動也不動;而用一盆火取代冷光,葵花則不分早晚,不辨東西地亂轉起來。那麼為什麼向日葵變成了向“熱”葵了呢?原來葵花是菊科植物,具有典型的頭狀花序,即大花的邊緣為舌狀花(又稱不完全花),中間的小花是筒狀花(又稱完全花)。葵花筒狀花的纖維非常豐富而敏感,當它們受到陽光照射之後,溫度便逐漸上升,基部的纖維因熱而收縮,使花朵產生一種“動力”,不斷迎著熱源——太陽而轉動。
總之,人們對葵花向陽這種有趣的植物運動進行了不少研究,並各有其說,但是其運動機理到底是光電作用還是溫度作用,還是兩者兼有之,或另有原因,為什麼其他菊科植物很少有這種向陽運動等問題仍需繼續探討。