当别的种子匆匆离家,这些种子却在妈妈身上发芽

把科学带回家 2022/11/19 22:59:14 责编:远生

植物开花结果后,总是想尽办法把种子连同果实“甩”到别处去,让它们落地后自力更生。

红树 | 图源:Wikipedia

然而,自然界中却有这么一群植物宝宝,还没等到落地,就“迫不及待”地在母亲怀里萌发了。正如动物受精卵在妈妈腹中发育成胎儿,这些种子直接在母体上萌发的现象也被称为胎生(vivipary,又称胎萌)。

胎生现象在植物界并不常见,但在热带和亚热带的红树林中却随处可见。大约三分之一的红树林植物有胎生现象

美洲红树(Rhizophora mangle)胎生繁殖体 | 图源:Wikipedia

红树上悬挂着的一根根蜡烛般的“果子”其实并不是它们的果实,而是种子在果实中萌发后,胚轴伸长形成的胎生繁殖体。它们一边从母体吸收营养,一边靠着自己的叶绿体进行光合作用。

当繁殖体在母树上萌发到一定阶段后,才会像“箭”一样坠地扎根。一些繁殖体在树上长到半米长才离开母亲,可以说是“巨婴”了。

总花红树(Rhizophora racemosa)繁殖体长长的胚轴 | 图源:Wikimedia Commons

植物胎生又分为显胎生隐胎生,前者你可以看到还在树上的种子萌芽突破了种皮、果皮,明显从果实中探出来,而后者则是悄悄地在果实中发芽,只有切开才能看出来。

在红树林里,有 8 个属的植物都是以胎生为主要繁殖方式,其中红树科植物的 4 个属是典型的显胎生,包括红树属(Rhizophora)、秋茄树属(Kandelia)、角果木属(Ceriops)和木榄属(Bruguiera)。

显胎生的红树和秋茄树突破种皮的过程 | 图源:DOI: 10.17521 / cjpe.2016.0087

另外 4 个不属于红树科的属是隐胎生,包括海榄雌属(Avicennia)、蜡烛果属(Aegiceras)、水椰属(Nypa)和假红树属(Pelliciera)。

这些红树林里的植物为什么选择如此奇葩的“下崽”方式?

植物自己恐怕没得选,生活在条件恶劣的海岸潮间带,唯有适者才能生存。

潮间带每天潮涨潮落,红树林的根部会长时间浸泡在海水中。被水淹没的根系呼吸不畅,而且海水的盐浓度又很高,让内陆植物天天泡在这样的盐水浴中,你就可以收获一批“咸菜”。

红树的根系 | 图源:Wikipedia

而红树学会了在这样的地方“踮起脚尖”,它们发达的根系高高抬起,还从地下探出“笋”般的呼吸根。它们的组织细胞也能够过滤、排出盐分,不让自己咸死。

红树林地上密密麻麻的呼吸根 | 图源:Wikipedia

成熟的红树能够自如应对海水环境,但小家伙们可不一定。就像动物胎生相比于卵生的优势,先在母体上发育的繁殖体,离开母体时的起点就比种子高。一方面,繁殖体的胚轴已经相对成熟,长而发达的胚轴有更大的概率能直接扎进滩涂里,顺利扎根;另一方面,繁殖体长期和母体相连,继承了母体的盐离子浓度,更容易适应母体所在的环境,即使漂流也可能存活数十天。

红树幼苗 | 图源:Pixabay

大多数植物种子只有找到适宜环境才萌发,否则就休眠,就像千年古莲子。而胎生植物的种子没有休眠期,它们必须快速开始面对残酷的环境。休眠期的长短是由激素调控的,脱落酸(ABA)是一种促进植物休眠,同时抑制萌发的激素,胎生红树胚胎中的脱落酸浓度比一般植物要低

普通植物的种子在休眠期含水量会降到 8% 左右,而胎生植物的种子始终保持较高的含水量,毕竟水分也是萌发的必要条件。

生活在海滩边的少数仙人掌植物也会采用胎生方式,让种子暂时呆在果实的“象牙塔”里,萌发后再独立。

仙人掌的胎生现象(上:Ferocactus herrerae,下:Stenocereus alamosensis) | 图源:Cota‐Sánchez et al. (2007)

常见的作物在特殊环境下也会出现胎生现象,比如玉米、水稻、草莓、番茄。

番茄、甜椒、西柚的胎生显性 | 图源:Cota-Sánchez, J. H. (2018)

这一般是由于环境过于潮湿温暖,成熟的种子在果实内部刚好达到萌发条件就会这样。

草莓种子直接在植株上萌发 | 图源:Wikipedia

还有的植株与休眠相关的基因突变了,种子不再休眠,于是就直接在母体中萌发了。农作物提前萌发会影响收成,需要尽可能避免。

你可能还听说过胎生狗脊,这种蕨类的学名叫做珠芽狗脊(Woodwardia prolifera)。

珠芽狗脊上的珠芽萌发,就像叶子长在叶子上 | 图源:inaturalist

“珠芽”不是由受精卵发育而来的种子,也不是孢子,而是植物的营养繁殖结构,和块茎、块根一样,可以用来无性繁殖,长成和母体一样的新植株。

薯蓣属植物如山药、黄独叶腋间长的“豆”也是一种珠芽,每个珠芽可以独立发育成新植株。

黄独(薯蓣属)的珠芽 | 图源:Wikipedia Commons

像这样的营养结构直接在母体上发育成幼体也不算真正的胎生,只能算“假胎生”(pseudovivipary)。

假胎生一般出现在生存条件恶化,植物没精力有性繁殖的时候,索性就搞个分身,先保住自己的基因再说。

这一点动物也差不多,要是生活艰难,找对象不如先干饭。

参考资料:

  • https://docs.qq.com/doc/DRlBhdWdrVXJNUUJl

本文来自微信公众号:把科学带回家 (ID:steamforkids),撰文:Mirror

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关键词:植物科普常识

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