植物生物钟的“智慧”

植物是如何知道自己该何时开花、落叶和结果的？其实，植物也像人一样遵循着“日出而作，日落而息”的生物钟。在生物钟的调控下，植物会“睡觉”，醒来还能“伸懒腰”；植物知道自己的开花时间，还能控制香味和花蜜。

花开花落皆有时，四时盛景，年年岁岁，植物是如何知道自己该何时开花、落葉和结果的？答案就在于植物像人一样也有生物钟。

植物生物钟有“智慧”

面对地球自转与公转导致的光、温度、昼夜及季节变化，形成人类“日出而作，日落而息”的习惯。其实，植物也像人一样遵循着“日出而作，日落而息”的生物钟。

“生物钟”又称为“生物节律”，它是普遍存在于生物体内的自然规律。植物整个生命周期都受生物钟调控。

植物生物钟也是一种分子节拍器，它能调节多种生长过程，从黎明启动光合作用到调节开花时间，生物钟会因地理、纬度、气候和季节而变化，且必须适应当地条件。

会“睡觉”，醒来还能“伸懒腰”

1880年，达尔文父子基于对69种植物睡眠的研究，提出昼夜节律的可遗传性。很多植物的叶片白天展平、夜晚竖起来，达尔文推断，叶片的睡眠可能是为了抵御夜间寒冷。

2018年，科学家使用分辨精度达毫米级的地面激光扫描仪进行观测，结果显示，白桦树的树冠在昼夜之间会上下移动。也就是说，树不但真的会“睡觉”，醒来后还会“伸懒腰”。分析认为，植物这种“睡眠”运动有利于应对夜间的低温。

向日葵就是典型的生物钟调控植物。如果捆住向日葵，不让花盘转动，其生长量就大幅下降。如果把向日葵移到装有固定顶灯的室内，向日葵仍然会来回摆动。这说明，植物体内存在着独立的、能自我调节的生物节律控制系统。

有的爱太阳，有的没那么爱

光周期是自然界最稳定的环境因子，地球上的生物可通过光周期感知季节变化，在最适宜的季节完成繁衍生息。

然而，研究者发现了一种具有普遍规律的有趣现象：三种长日照植物（百脉根、豌豆和拟南芥）在长日照下产生的种子比短日照下更大，而三种短日照植物（大豆、红小豆和菜豆）则在短日照下会产生更大的种子。可见，不同植物有着不同的适合生长的光周期。那么，是什么机制在起作用，使有的植物爱太阳，有的却没那么爱呢？

研究者对长日照植物拟南芥研究发现，原来是CO基因的作用使植物对不同的光周期有着不同反应。而且，只有来自母本的CO基因才具有调控种子大小的功能，来自父本的基因对种子大小没有影响。

有趣的“花钟”：欲知何时，花开便知

自古道“花开花落皆有时”，瑞典植物学家林奈曾把不同时间开放的花组成“花钟”，欲知何时，花开便知。

在我国，蛇麻花凌晨约3点首先开花，大约4点，牵牛花的大喇叭也跟着张开了。然后野蔷薇花开（大约5点），龙葵花开放（大约6点）。接下来是美丽幽雅的郁金香（大约7点30分）和半枝莲（约10点）、大爪草（约11点）盛开，午时花（约12点）迎着烈日怒放。正午过后，万寿菊花开（约15点）、紫茉莉（约17点）添香，烟草花（约18点）绽开。夜晚降临，月光花（约19点）吐蕊，待宵草（约20点）破蕾。

植物生物钟除了可以控制开花时间，还可以控制香味、花蜜、树根液汁的分泌、树叶休眠等生物活性特征。

植物生物钟是如何起到调控作用的？首先是对光和温度信号的输入；其次是中央震荡器在起作用，你可以把它想象成一个重要港口，能调控下游很多行为，使它们呈现昼夜节律性。

“冬日记忆”告诉它，春天来了该开花了

学习和记忆在植物身上的表现是什么？一个处于争论中心的例子是春化。某些特定植物在春天开花前，必须在寒冷中暴露一阵，这个过程就叫春化。这个所谓的“冬日记忆”会帮助植物分辨春季与秋季。

在实验植物——拟南芥里，有一个叫“FLC”的基因，可以产出一种让它的小白花不开放的化学物质。然而，当这种植物暴露在漫长的冬天里时，其他基因的某些副产品使其能够测量出已经冷了多久。随着寒冷的持续，拟南芥会在越来越多的细胞中抑制FLC。当春天到来，白昼日益增长，经历过寒冷，FLC含量已经大为降低的拟南芥就可以开花了。

不仅植物生长发育受生物钟调控，而且生物钟还是植物应对害虫的防御武器。植物会“预测”害虫活动时间，产生抵御性生物大分子来减少害虫的“食欲”，从而最大限度减少伤害。

（春之暖荐自《齐鲁晚报》于梅君/文）