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不可思议的植物

2018-01-25莫轩

科学Fans 2018年11期
关键词:韧皮部木质部砧木

莫轩

嫁接,让不同的植物也能相爱

看看这幅图,这株上面结满番茄,根上却长着土豆的怪异植物,并非是用Photoshop制作出来的图片,而是真实存在的。这个怪异的植物叫作TomTato(potato和tomato的组合词),是由英国的汤普森和摩尔根公司通过嫁接技术制造的。他们把长到两英寸高的番茄和土豆的幼苗横切,将番茄的茎叶和土豆的根接在一起,经过大约七天的后续培养,就创造出一株健壮的TomTato。

说起嫁接技术,比起英国人的实用,美国人则显得更有艺术性。这不,一位美国艺术家通过嫁接技术,使得一棵树上能结出四十多种果——这棵树在每个季节都繁花似锦而又硕果累累。这位艺术家,用了好几年的时间,经过许多次失败,终于把桃、李、杏、油桃、樱桃、苹果,梨等四十种果树的枝条嫁接在—起,创造出这么—棵神奇的树。

这个看似非常高科技的嫁接技术,其实简单地说就是把一株植物的枝条、幼芽等地上部分(又称“接穗”)嫁接到另一种植物的根部(即“砧木”),以減小或增大植物的大小,或者提高植物的抗逆(抗病虫害、抗干旱、抗盐碱等)能力。

古人就会嫁接了

我们能够在《圣经》和古希腊以及中国古代的文书中找到关于嫁接技术的描述。比如,成书于西汉晚期的农学著作《汜胜之书》以及成书于北魏的《齐民要术》中的第四卷第三十七《插梨篇》对嫁接都有详细而明确的记载。那时候的人们发现,有的梨树结的果子非常大,而且饱满多汁,但是没什么味道。有些非常小,但是非常甜美可口。一些人就突发奇想,能不能把这两种梨树接到一起,让它结出又大又甜的果实。这就是《插梨篇》中所主要记载的。

但其实嫁接技术并非仅仅起源于中国。科学家们通常认为,嫁接技术应该是分别起源于大约公元五世纪的欧洲、中东以及亚洲等地区。但人们如何发现或发明嫁接技术的呢?科学家们还没有统一的说法,主流的观点认为嫁接技术大概是人类从自然界中学到的。在自然界,比如密林中的许多植物缠绕着生长在一起,在某些偶然的因素刺激下,两种不同的植物的折断部分愈合在一起,进而形成一条新的枝干。这种现象被中国古人们称为“连理”,是个非常吉祥而美好的现象。

嫁接让植物多样和美丽

常春藤,槲寄生等寄生性植物通常缠绕在其他树木上生长,由于偶然的因素,枝条会彼此结合,或者和其他树木枝条结合在一起。古代人可能由这个现象得到了启发,经过不断的摸索和尝试进而建立起了植物嫁接技术。

如今,植物嫁接技术已经被广泛地应用到果树、蔬菜以及花卉等植物。比如,我们吃的茄子,大多数都是通过嫁接生产的。所用的接穗来自一些高产品种或者口味比较好的品种,但是这些品种有一个其同的特点就是不抗病,为了控制病虫害、保持产量的同时不增加农药的用量,人们就选用了抗病性比较强的野生茄科植物作砧木,这样就能达到抗病和高产的目的。

同嫁接茄子类似,我们日常见到的黄瓜、西瓜大约有70%也是通过嫁接生产的。不仅蔬菜,像苹果、梨等果树,也通常通过嫁接进行生产,一方面,就像我上文提到的,人们为了改善果子的口味,另一方面,这些果树一般会长很高:比如苹果树一般能长到二十多米,而使用嫁接的方法把苹果树枝条直接接在砧木上,可以降低果树高度,方面采摘。

许多人也尝试着用嫁接技术去自由创作一些奇怪的植物以及盆景,上文提到的那个把四十多种果树嫁接到一起的美国艺术家。他除了嫁接果树,还嫁接了兰花,可以说是一位实打实的嫁接狂人了。

如果你想尝试一下嫁接技术,不妨去实几盆仙人掌或者仙人球,尝试着把它们嫁接到一起吧!

分子层面说嫁接

古人们并没有记载什么样的植物能够成功嫁接,嫁接的原理又是怎样的。即使在嫁接技术广泛应用的近代,人们也并不清楚嫁接的原理。

终于,在二十世纪六七十年代,几个研究组通过研究番茄的嫁接,从分子和细胞水平上探讨了嫁接的机理——

在接穗和砧木的截断面,细胞快速分裂和分化形成愈合组织,愈合组织进一步分化成韧皮部和木质部用以运输水分和营养物质,这个过程大约需要七天,至此嫁接便成功了。韧皮部是由活的植物细胞组成的,用以运输大分子物质和营养物质等。而木质部则是由死细胞构成,主要运输水分以及溶解在其中的金属离子等。在做嫁接的时候,保证砧木和接穗的切面完全、紧密地贴合能够保证愈合组织以及后续的韧皮部和木质部的形成,保证嫁接的战功率。

大多数植物都能够形成愈合组织并成功嫁接,比如绝大多数的双子叶植物,包括各种果树、葡萄、薯类以及瓜类;一些被子植物,如木兰科的植物;部分的裸子植物,如松柏树等。但是,很多单子叶植物,如小麦,玉米,水稻等,是不能被嫁接的。这主要是因为单子叶植物并没有特化形成的韧皮部和木质部。取而代之的是分散的维管束,这些维管束一般不能形成愈合组织。有研究人员曾尝试嫁接水稻,但成功率不到3%。只有少数植物能够与其他植物成功嫁接,嫁接的两种植物通常属于同一个科或属。比如土豆和番茄都属于茄属,因此,两者能够成功嫁接长成TomTato。再比如,一些梨树可以和苹果嫁接,马铃薯、番茄、茄子和烟草彼此都可以非常容易地嫁接到一起。

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