落葉樹預測季節(jié)變化決定發(fā)芽時間-植物研究顯微鏡

通過正確地預測季節(jié)變化，落葉樹能確定它們抽芽的時間以降低遭
受晚霜的危險，同時也要保證抽芽不要滯后太久甚至延遲到夏天。這樣
才能確保它們每年用于光合作用的時間不受影響。當然，要做到如此實
用，這些日歷必須與晝夜及季節(jié)變化中可靠的自然標志相同步。對于植
物是如何做到這點的，人們已經研究了兩百多年，所有這些是從晝夜節(jié)
律的研究入手的。無處不在的內稟晝夜節(jié)律使得生物能夠“知道”一天
中的時問以便預期一天之中諸如溫度、濕度、降水、紫外線輻射、風力
，以及可見光的光強、光譜分布及光照時間等環(huán)境變量的漲落。

第一個對這個現象進行科學調查的是法國天文學家德邁朗。他對地
球自轉很感興趣，想要搞清楚植物的葉片白天豎直晚上低垂這個過程為
什么與地球自轉造成的晝夜光照變化同步。1729年，他把一株含羞草(M
imosa pudica)放在一個紙箱里，然后在不同的時間向里窺視。盡管這
植物始終處在黑暗的環(huán)境中，它的葉片仍舊有節(jié)律地張開、收攏，仿佛
它有自己對白天和紙箱里，然后在不同的時間向里窺視。盡管這植物始
終處在黑暗的環(huán)境中，它的葉片仍舊有節(jié)律地張開、收攏，仿佛它有自
己對白天和晚上的意識：葉片會在主觀晚上時垂下，并在主觀白天時豎
起。德邁朗已在不經意間發(fā)現了第一個由內稟分子鐘
驅動的晝夜節(jié)律。關于內稟分子鐘，根本的一點是，它們是內源性的，
并以接近24小時的周期運轉。通過基因及其蛋白產物構成的復雜反饋回
路，一系列‘節(jié)律”基因有效地產生了周期接近24小時、但又不正好是
24小時的節(jié)律。植物中的晝夜節(jié)律控制著很多日常過程，包括葉片和花
瓣的運動、氣孔的開閉、用來吸引傳粉者的香味的產生和釋放，以及一
系列代謝活動，特別是與光合作用相關的代謝活動。

(本文由上海光學儀器廠編輯整理提供, 未經允許禁止復制http://www.sgaaa.com)