春暖花開時節,廣東華南農業大學校園裡各種鮮花競相盛放,黃花風鈴木過后又有宮粉羊蹄甲(紫荊花的一種)、紅千層(瓶刷子樹)、三角梅,一茬接一茬花開如海,吸引了一波接一波的賞花客。當大家在花下嬉戲、留影、玩攝影時,或許沒有幾個人會留意到花木上、草叢中花開有異樣吧?
比如一朵體積是正常花的兩三倍的宮粉羊蹄甲,花瓣竟有10片,雌蕊也有2個(正常花為5花瓣、1雌蕊、5雄蕊)﹔又或者是有著6-8片花瓣的宮粉羊蹄甲,或苞片變成了花瓣的韭蘭(紅菖蒲蓮),3枚肉穗花序並列合生的海芋花朵,並蒂而生的非洲菊,甚至是野生草叢中最不起眼的紅花酢漿草也出現了4瓣花(正常為5瓣)。
在華南農業大學主講植物生理學27年后,又潛心執教植物學史、農業科技史的周肇基教授,細心地發現了這些“異樣”。他向羊城晚報記者展示了多年來拍到的一些“與眾不同”的圖片。他認為,這並非什麼奇花異草新品種,植株發生這種表現型變異,其實應該是由於自然生態環境或花木生長局部環境變惡劣的結果,是植物遭受災難發出的“呼救信號”!他呼吁:賞花之余,更請愛護自然、保護自然環境!
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從偶然發現到跟蹤考察,“花朵變異太頻繁了”!
早在1987年11月8日,在華南農業大學農業歷史研究室工作的周教授,敏感地聞到陣陣馨香,發現窗外的睡蓮正在悄悄綻放,他站在走廊上眺望欣賞,突然發現其中的一朵與眾不同——一支花梗上竟然開出兩朵花。憑著自己的工作經驗與知識積累,他感覺到這朵睡蓮十分罕見。以前人們所說的“並蒂蓮”,多指同為睡蓮科屬的荷花,並蒂的睡蓮還鮮有聞說。於是他找來同事幫忙,下到池塘裡從不同角度仔細地拍下了幾幀圖片,又連續觀察了幾日,拍到花的自然閉合、再度綻放及凋萎的全過程,並發表在《植物雜志》期刊上。這朵“奇花”很快得到同行們的關注。國際科學史研究院通訊院士胡道靜教授還惠贈《穗城並蒂睡蓮奇象題記》致賀:“茁發於華南農業大學農史樓庭院池塘內的並蒂紅色睡蓮,尤亙古未聞之生物史上奇跡也。”
這是周教授從教29年來第一次引發眾人對植物花朵變異的關注。他由此開始將興趣和研究重點逐步轉為花卉文化史,追蹤花朵變異是其中一個重點。
今年81歲的周教授多年來已拍攝到各種變異花卉數百朵的照片。其中包括2001年5月、2003年6月、2005年6月分別在華南植物園、華南農大園林中心發現的不少白鶴芋植株肉穗花序變異,有的生出兩三枚佛焰苞,有的三支肉穗花序並列合生為一,被10多枚超常量的佛焰苞所包圍﹔2000年4月在雲台花園拍到的隻有4枚花瓣的粉紅扶桑(正常花為5瓣)﹔2001年在廣東省花卉研究所找到的五星蔦蘿植群裡的四星蔦蘿花﹔2001年2月、2002年11-12月、2005年3月在華南農大園林中心學生水培實驗大棚裡,多次發現數十株千奇百怪的紅掌、粉掌肉穗花序及葉片的變態﹔2003年、2005年、2012年分別在羊城花市、省花卉研究所發現的紅、黃馬蹄蓮並蒂花的異常現象﹔2004年發現的4瓣雞蛋花及2017年發現的6瓣雞蛋花﹔2004年2月、3月、2010年3月分別在華南農大成教學院門口發現碩大的變異宮粉羊蹄甲,花蕊數常常是正常花朵的兩倍,跟蹤考察發現,其花朵壽命也比正常花長兩天,還出現不少6瓣、7瓣花(正常花為5瓣)﹔2012年3月26日在華南農大果樹中心大棚裡發現的並蒂黃非洲菊花、並蒂粉非洲菊花、並蒂向日葵花……
周教授統計,以上花朵變異植物計有11個科28種花木。除了睡蓮科紅花睡蓮,還有百合科的葵百合、橙紅百合、香水百合、郁金香,天南星科的白鶴芋、綠巨人、海芋、紅掌、粉掌、紅/黃馬蹄蓮,錦葵科的粉花扶桑,旋花科的蔦蘿,石蒜科的朱頂紅、網球花、水仙、韭蘭、小韭蘭,夾竹桃科的雞蛋花,豆科的宮粉羊蹄甲、紅花羊蹄甲,酢漿草科的紫葉酢漿草、紅花酢漿草,蘭科的蝴蝶蘭。菊科的黃、粉非洲菊、向日葵。他認為由於個人考察地區和時間有限,自然界實際呈現出來的花朵變異,數目顯然還要龐大許多倍。
連年的觀察拍攝中,宮粉羊蹄甲一直是周教授關注的重點。今年春天的賞花季,周教授在華南農大校園裡不用費很多精力,也不是天天觀察,便又發現了100多朵變異出不正常花瓣的宮粉羊蹄甲。他說:“這種變異現象可以說是越來越頻繁與復雜了。雖然植物變異也是進化的一種表現,但真正的植物進化本來需要經歷漫長的歷史時期,現在這種情形也未免太迅速了。況且我特別留意過華南農大的同一棵宮粉羊蹄甲(之前他曾在此首次發現10個花瓣的碩大花朵),並沒有出現同株持續開出變異花的普遍情況,這說明它們花朵變異並不是因為基因突變而導致的。”
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花朵變異與生態環境密切相關
在發現不少變異花卉后,周教授以廣州花市、華南植物園、雲台花園、省花卉所、文化公園、華南農大園林中心為重點觀察場所,持續記錄了植物變異現象。
在2000年4月至2005年6月期間,他發現這裡的白鶴芋肉穗花序變異情況明顯,約15%的植株生出了兩三枚佛焰苞,還有多株綠巨人佛焰苞變形、變雙,肉穗花序變矮,佛焰苞脈變綠。在園林中心的學生水培實驗大棚裡,他發現了數百盆的水培紅掌、粉掌等水培植物,有20%的植株肉穗花序出現畸形、怪狀,根、莖、葉均生長不良。
因為自己尤其鐘愛百合並長期種植,他也十分關注百合花的變異情況。他驚奇地發現,百合的變異簡直多到數不清,不少百合都有少瓣、多瓣、多蕊的變異現象,甚至有些雄蕊與雌蕊數量同時出現變異。1999年他在羊城花市上,竟在近百盆百合中一下子就發現了十幾朵異常的花。
他不禁嚴肅地思考起來:百合是典型的鱗莖無性繁殖植物,其后代的遺傳性穩定,變異性是極小的,為什麼現今頻現異花?白鶴芋、綠巨人同樣是無性繁殖,為什麼花序一反常態地奇花迭現?而一批批水培紅掌、粉掌的試驗中又為什麼會出現高達20%的花序變異現象?
經深入調查,他得知,在園林中心的水培試驗是分組進行的,那些培養液都是人工配制的,營養成分、比例也各有配方。按規定,實驗者應當定期觀測記錄並更新培養液,而現狀是,顯然有人沒有認真做到這一點。因為周教授發現,認真執行組的植株生育是正常的,疏於管理組由於植株長期的水分、營養消耗導致培養液成分、比例急劇變化,加之代謝廢物的積累,培養液早已失去了生理平衡,許多毒性物質雜存,這些都極大地妨害了植株的正常生育。隻需提起植株看一看根系就能發現,那些疏於管理的植物根系都變得短淺、腐爛甚至有黑臭現象——正是這樣惡劣的培養環境,令植株瀕臨衰亡。出現畸形怪狀,應該是植株在惡劣生長條件下,所表現出的“呼救”征兆。
周教授由此提出,花朵大量出現變異還是要從生態環境中找原因。科學技術是把“雙刃劍”。現代科學技術在推動農林園藝業生產力騰飛的同時,已顯露出許多嚴重的缺點和弊端。能源、化肥、農藥(包括殺虫劑、植物激素和植物生長調節劑)濫用,不僅導致成本急劇上升,也帶來土壤團粒結構破壞、土壤板結的后果。重金屬污染、土壤有機質含量降低等一系列問題,工業廢水、廢氣亂排,還導致水源變劣以及嚴重的空氣污染、灰霾不散。而現代園林花卉業為了快速繁育,追求高經濟效益,應節慶地催生非時令花卉甚至反季節花卉,便大規模應用組培技術,不惜濫用植物激素、植物生長調節劑,化肥、農藥致使本是無性繁殖、遺傳性穩定的植物受害,“逼”出變異之花。此外,根據他的一些現場環境考察,比如他發現的那朵4瓣、7瓣雞蛋花,植株就生長在馬路邊,長期受高壓電線的電磁污染、白熾路燈徹夜不熄的強光刺激,因此這些木本植物的花朵變異,應該還與生長環境的人為破壞有關。他呼吁各相關單位能做出相應調整,盡量減少人為的生態環境破壞。
[知識鏈接:]
遺傳性——生物體的一種屬性。指親代性狀通過遺傳物質傳給后代的能力。也是生物體要求一定的生長發育條件,並對生活條件作一定反應的特性。
變異性——生物體的一種屬性。是生物體因環境的改變而同化了新的生活條件之后,能改變自身遺傳性的一種特性。通過有性雜交、無性雜交或定向培育,可以動搖舊的遺傳性而形成新的遺傳性。也有人把變異性區別為表現型的變異和遺傳型的變異,認為環境引起的表現型變異是不遺傳的,環境引起的遺傳型變異是可以遺傳的。
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發現花瓣可由葉片轉變而來
在觀察“奇花”之余,周教授還發現一個有趣的現象——頂生葉呈現花瓣化的變態。
早在2001年時,英國《新科學家》雜志的一篇報道稱,有科學家發現,在植物體內有三組基因對形成花朵的過程非常重要,如果使這三組基因不能發揮作用,花朵的花瓣、雄蕊、心皮等部分就都會變成葉子一樣的萼片。不過,如果激活葉子裡的這三組基因,卻並不足以使葉子一定會變成花瓣。墨西哥國家自治大學和美國加州大學聖迭戈分校的科學家則發現,除原來的三組基因外,植物體內還另有三個基因與花朵有關,如果關閉這三個基因,花朵也會變成葉子。他們還發現,如果激活這三個基因中的兩個,同時激活早先發現的三組基因,就可以使葉子變成花瓣。他們已經成功地在水芹上完成了這一試驗。日本京都大學的科學家也獲得過類似的成果。科學家對此進行研究,其實是希望同樣的方法在其他植物上也行之有效,以便能培育出全新的鮮花品種。
1997年春節時,周教授發現自己種的一棵郁金香,也出現了頂生葉呈現花瓣化的變態。2001年6月他又發現韭蘭(紅菖蒲蓮)苞片變為花瓣狀。這些出現苞片變花瓣、生於花萼旁的現象,其實都可以証明花瓣可以由葉片變化而來。
有科學家幽默地說過:“花朵是熱戀中的葉子。”周教授認為這很有道理。科學家們一直認為植物的各部分是同源的,花也都是由葉片轉化而成的,故統稱為花葉。而花萼和花冠是由營養葉轉化而成的,雄蕊和雌蕊是由孢子葉即生殖葉(雄蕊是小孢子葉,雌蕊是大孢子葉)轉化而成的。故雖為同源,它們也已分化久遠了。但如今我們還是能看到特殊情況下,一些葉片異化為花瓣,因此也有人認為這是一種“返祖”現象。
周教授賞花竟賞出了如此多“奇花”。這是我們很多人未能發現的“意外的美”。贊嘆之余,我們也應該反思,自己是否做過破壞環境的事?保護環境,人人有責。