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不可思議的植物

2018-01-25 06:58莫軒
科學Fans 2018年11期
關鍵詞:韌皮部木質部砧木

莫軒

嫁接,讓不同的植物也能相愛

看看這幅圖,這株上面結滿番茄,根上卻長著土豆的怪異植物,并非是用Photoshop制作出來的圖片,而是真實存在的。這個怪異的植物叫作TomTato(potato和tomato的組合詞),是由英國的湯普森和摩爾根公司通過嫁接技術制造的。他們把長到兩英寸高的番茄和土豆的幼苗橫切,將番茄的莖葉和土豆的根接在一起,經過大約七天的后續培養,就創造出一株健壯的TomTato。

說起嫁接技術,比起英國人的實用,美國人則顯得更有藝術性。這不,一位美國藝術家通過嫁接技術,使得一棵樹上能結出四十多種果——這棵樹在每個季節都繁花似錦而又碩果累累。這位藝術家,用了好幾年的時間,經過許多次失敗,終于把桃、李、杏、油桃、櫻桃、蘋果,梨等四十種果樹的枝條嫁接在—起,創造出這么—棵神奇的樹。

這個看似非常高科技的嫁接技術,其實簡單地說就是把一株植物的枝條、幼芽等地上部分(又稱“接穗”)嫁接到另一種植物的根部(即“砧木”),以減小或增大植物的大小,或者提高植物的抗逆(抗病蟲害、抗干旱、抗鹽堿等)能力。

古人就會嫁接了

我們能夠在《圣經》和古希臘以及中國古代的文書中找到關于嫁接技術的描述。比如,成書于西漢晚期的農學著作《汜勝之書》以及成書于北魏的《齊民要術》中的第四卷第三十七《插梨篇》對嫁接都有詳細而明確的記載。那時候的人們發現,有的梨樹結的果子非常大,而且飽滿多汁,但是沒什么味道。有些非常小,但是非常甜美可口。一些人就突發奇想,能不能把這兩種梨樹接到一起,讓它結出又大又甜的果實。這就是《插梨篇》中所主要記載的。

但其實嫁接技術并非僅僅起源于中國??茖W家們通常認為,嫁接技術應該是分別起源于大約公元五世紀的歐洲、中東以及亞洲等地區。但人們如何發現或發明嫁接技術的呢?科學家們還沒有統一的說法,主流的觀點認為嫁接技術大概是人類從自然界中學到的。在自然界,比如密林中的許多植物纏繞著生長在一起,在某些偶然的因素刺激下,兩種不同的植物的折斷部分愈合在一起,進而形成一條新的枝干。這種現象被中國古人們稱為“連理”,是個非常吉祥而美好的現象。

嫁接讓植物多樣和美麗

常春藤,槲寄生等寄生性植物通常纏繞在其他樹木上生長,由于偶然的因素,枝條會彼此結合,或者和其他樹木枝條結合在一起。古代人可能由這個現象得到了啟發,經過不斷的摸索和嘗試進而建立起了植物嫁接技術。

如今,植物嫁接技術已經被廣泛地應用到果樹、蔬菜以及花卉等植物。比如,我們吃的茄子,大多數都是通過嫁接生產的。所用的接穗來自一些高產品種或者口味比較好的品種,但是這些品種有一個其同的特點就是不抗病,為了控制病蟲害、保持產量的同時不增加農藥的用量,人們就選用了抗病性比較強的野生茄科植物作砧木,這樣就能達到抗病和高產的目的。

同嫁接茄子類似,我們日常見到的黃瓜、西瓜大約有70%也是通過嫁接生產的。不僅蔬菜,像蘋果、梨等果樹,也通常通過嫁接進行生產,一方面,就像我上文提到的,人們為了改善果子的口味,另一方面,這些果樹一般會長很高:比如蘋果樹一般能長到二十多米,而使用嫁接的方法把蘋果樹枝條直接接在砧木上,可以降低果樹高度,方面采摘。

許多人也嘗試著用嫁接技術去自由創作一些奇怪的植物以及盆景,上文提到的那個把四十多種果樹嫁接到一起的美國藝術家。他除了嫁接果樹,還嫁接了蘭花,可以說是一位實打實的嫁接狂人了。

如果你想嘗試一下嫁接技術,不妨去實幾盆仙人掌或者仙人球,嘗試著把它們嫁接到一起吧!

分子層面說嫁接

古人們并沒有記載什么樣的植物能夠成功嫁接,嫁接的原理又是怎樣的。即使在嫁接技術廣泛應用的近代,人們也并不清楚嫁接的原理。

終于,在二十世紀六七十年代,幾個研究組通過研究番茄的嫁接,從分子和細胞水平上探討了嫁接的機理——

在接穗和砧木的截斷面,細胞快速分裂和分化形成愈合組織,愈合組織進一步分化成韌皮部和木質部用以運輸水分和營養物質,這個過程大約需要七天,至此嫁接便成功了。韌皮部是由活的植物細胞組成的,用以運輸大分子物質和營養物質等。而木質部則是由死細胞構成,主要運輸水分以及溶解在其中的金屬離子等。在做嫁接的時候,保證砧木和接穗的切面完全、緊密地貼合能夠保證愈合組織以及后續的韌皮部和木質部的形成,保證嫁接的戰功率。

大多數植物都能夠形成愈合組織并成功嫁接,比如絕大多數的雙子葉植物,包括各種果樹、葡萄、薯類以及瓜類;一些被子植物,如木蘭科的植物;部分的裸子植物,如松柏樹等。但是,很多單子葉植物,如小麥,玉米,水稻等,是不能被嫁接的。這主要是因為單子葉植物并沒有特化形成的韌皮部和木質部。取而代之的是分散的維管束,這些維管束一般不能形成愈合組織。有研究人員曾嘗試嫁接水稻,但成功率不到3%。只有少數植物能夠與其他植物成功嫁接,嫁接的兩種植物通常屬于同一個科或屬。比如土豆和番茄都屬于茄屬,因此,兩者能夠成功嫁接長成TomTato。再比如,一些梨樹可以和蘋果嫁接,馬鈴薯、番茄、茄子和煙草彼此都可以非常容易地嫁接到一起。

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