植物間的直接“交流”

“嘿！我被攻擊啦！你們小心！”——化學(xué)信號(hào)

在自然界中，植物的葉片或根部會(huì)釋放某些化合物，這些化合物借助空氣或土壤傳遞，以影響其他植物的生長(zhǎng)，這便是化感作用。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)昆蟲(chóng)或病原菌侵襲植物時(shí)，植物葉片會(huì)釋放一些揮發(fā)物作為警示信號(hào)，并將其散播到空氣中，當(dāng)其他植物感受到警示信號(hào)后，會(huì)觸發(fā)自身的防御反應(yīng)。

不僅如此，隨著環(huán)境的變化，植物還會(huì)釋放特定的揮發(fā)物，以此來(lái)影響周?chē)参锏纳L(zhǎng)和發(fā)育，促進(jìn)植物間資源共享或調(diào)節(jié)種群結(jié)構(gòu)。例如，植物的根系會(huì)將一類(lèi)名為赤霉素的激素釋放到土壤中，促使周?chē)参锷L(zhǎng)得更快、更健壯。

當(dāng)然，植物間不僅存在合作，也存在激烈的競(jìng)爭(zhēng)，例如，桉樹(shù)會(huì)釋放桉葉油等有毒物質(zhì)抑制周?chē)参锏纳L(zhǎng)，以便自己獲得更大的生長(zhǎng)空間和更充足的陽(yáng)光。

“讓我看看誰(shuí)要和我搶地盤(pán)！”——電信號(hào)

除了釋放揮發(fā)物之外，植物之間還存在一種令人倍感驚奇的交流方式—傳遞電信號(hào)。

電信號(hào)的傳遞比化學(xué)信號(hào)更為迅速，數(shù)十秒內(nèi)就可以完成。

與動(dòng)物相似，植物的細(xì)胞膜內(nèi)外都含有離子，這些離子的跨膜移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電位差，形成電信號(hào)。目前，植物體內(nèi)的電信號(hào)通常是由鈣離子（Ca2+）產(chǎn)生的，電信號(hào)一經(jīng)激發(fā)，便能在植物體內(nèi)迅速傳播，進(jìn)一步調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)和其他生物學(xué)響應(yīng)。

同時(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，電信號(hào)不僅能在植物體不同部位傳遞，還能在不同植物間傳遞。

例如，當(dāng)兩株植物的葉片相互連接時(shí)，一株植物的電位變化會(huì)傳遞到與之相連的植物上，這會(huì)引發(fā)植物選擇關(guān)閉葉片氣孔或增加防御物質(zhì)的生成，以確保自身不受傷害。

此外，植物之間還可以通過(guò)地下根系來(lái)傳遞電信號(hào)，這使植物能夠感知周?chē)h(huán)境的變化，并做出相應(yīng)的適應(yīng)性反應(yīng)，如調(diào)整根系生長(zhǎng)方向、改變根系分泌物的量及類(lèi)型，以?xún)?yōu)化資源獲取和利用。這種傳導(dǎo)不僅有助于植物個(gè)體之間的相互配合，還可以協(xié)調(diào)整個(gè)植物群落的生長(zhǎng)和發(fā)展，從而增強(qiáng)植物在復(fù)雜土壤環(huán)境中的競(jìng)爭(zhēng)力。

“紅光！紅光！快到我身邊！”——光信號(hào)

地球上所有生命的能量皆來(lái)源于太陽(yáng)，陽(yáng)光對(duì)于每一種生物都至關(guān)重要。

在植物界，植物會(huì)通過(guò)不同的光受體來(lái)感受光線的變化，例如，作為植物4種光受體之一的光敏色素能夠同時(shí)感受紅光和遠(yuǎn)紅光。然而，植物卻不能利用遠(yuǎn)紅光進(jìn)行光合作用，所以植物會(huì)在吸收紅光時(shí)反射遠(yuǎn)紅光。

此時(shí)，如果該區(qū)域內(nèi)也有其他植物，那些植物附近的紅光就會(huì)減少，遠(yuǎn)紅光則會(huì)增多，這成為植物感知周?chē)?jìng)爭(zhēng)對(duì)手的重要手段。在此環(huán)境中，植物就會(huì)通過(guò)一系列反應(yīng)讓自身長(zhǎng)得更快、更高，以便超過(guò)其他植物，獲取更多光進(jìn)行光合作用。

這種植物快速感知臨近光的變化，并做出系列的生理響應(yīng)，以確保自身能更好地適應(yīng)環(huán)境，促使自身長(zhǎng)高、開(kāi)花、盡早完成生育周期的現(xiàn)象，就被稱(chēng)為庇蔭反應(yīng)。庇蔭反應(yīng)不僅會(huì)對(duì)周?chē)参锏纳L(zhǎng)和發(fā)育產(chǎn)生影響，還會(huì)深刻影響整個(gè)生態(tài)群落的植被分布與組成。

植物間的間接“對(duì)話”

菟（tù）絲子作為植物間信號(hào)傳遞的“橋梁”

菟絲子是一種莖寄生植物，既沒(méi)有葉片，也沒(méi)有根，只能依賴(lài)吸器從寄主獲取水分和營(yíng)養(yǎng)。有趣的是，絲狀的菟絲子可以纏繞在多個(gè)寄主植物上，成為不同寄主間進(jìn)行物質(zhì)和信號(hào)交流的通道。

已有的研究表明，在由一個(gè)菟絲子連接的兩個(gè)寄主的系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)寄主被昆蟲(chóng)取食便會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)會(huì)由菟絲子傳遞給另一個(gè)寄主。此信號(hào)的傳遞可以提高第二個(gè)寄主的抗蟲(chóng)性，以備隨時(shí)擊退來(lái)犯之?dāng)场?/p>

除此之外，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育也至關(guān)重要，因此，植物必須精確地控制營(yíng)養(yǎng)攝入量。那么，菟絲子是否也會(huì)分享寄主的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)呢？答案是肯定的。

當(dāng)菟絲子連接的一個(gè)寄主處于營(yíng)養(yǎng)不足狀態(tài)時(shí)，該寄主便會(huì)通過(guò)菟絲子告知另一個(gè)寄主應(yīng)提高營(yíng)養(yǎng)攝入，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的營(yíng)養(yǎng)缺乏狀況。像這樣，當(dāng)菟絲子寄生不同寄主后，它們就如同網(wǎng)絡(luò)一樣，將不同寄主串聯(lián)起來(lái)，互通有無(wú)，幫助彼此更好地適應(yīng)環(huán)境變化。

菟絲子除了充當(dāng)不同寄主之間溝通的媒介，它與寄主之間還存在其他極為復(fù)雜的互動(dòng)。

普通植物的開(kāi)花，是通過(guò)葉片感知光周期的變化后產(chǎn)生開(kāi)花素實(shí)現(xiàn)的。然而，在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，菟絲子的葉片已經(jīng)完全消失，全基因組測(cè)序結(jié)果也表明，菟絲子內(nèi)與開(kāi)花相關(guān)的基因已發(fā)生了大量丟失。那么，它還能開(kāi)花嗎？

事實(shí)上，菟絲子依然能夠開(kāi)花。原來(lái)，菟絲子會(huì)巧妙地利用寄主的開(kāi)花信號(hào)，將寄主的開(kāi)花素轉(zhuǎn)運(yùn)到自己“身上”，保持與寄主同步開(kāi)花，進(jìn)而確保自身能夠繁衍后代。

地下菌根真菌將植物連接成一個(gè)巨大的“互聯(lián)網(wǎng)”

菌根真菌是廣泛存在于土壤中的一類(lèi)真菌，它們與植物之間有著緊密的共生關(guān)系。當(dāng)菌根真菌與寄主植物建立起共生關(guān)系后，就會(huì)將土壤中獲取的礦質(zhì)元素轉(zhuǎn)運(yùn)給寄主；而作為回報(bào)，植物會(huì)為它們提供糖類(lèi)和脂肪。

之后，菌根真菌會(huì)持續(xù)生長(zhǎng)并延伸，將不同寄主植物的根系連接起來(lái)，形成一個(gè)龐大的地下交流網(wǎng)絡(luò)。借助這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，植物之間既實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，也實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的交流。例如，當(dāng)植物的局部遭受病蟲(chóng)害侵襲時(shí)，不僅該植物未受侵害的部位會(huì)進(jìn)入防御準(zhǔn)備狀態(tài)，與菌根網(wǎng)絡(luò)相連的另一株植物也會(huì)做出防御反應(yīng)。

地下的菌根系統(tǒng)形成的通信網(wǎng)絡(luò)不僅龐大，而且復(fù)雜，不僅能促使植物與菌根真菌之間構(gòu)建起一種緊密的合作關(guān)系，同時(shí)也有助于植物間更快地感知環(huán)境變化，提前做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備。

植物界的復(fù)雜性和奇妙程度遠(yuǎn)超我們的想象，充滿(mǎn)著驚喜。它們?cè)谟米约旱姆绞缴?、交流、繁衍著，共同?shū)寫(xiě)著生命的傳奇。

（責(zé)任編輯 / 王佳璇 美術(shù)編輯 / 胡美巖）