稻花开放有奥秘

稻花开放有奥秘

你观察过水稻开花吗？这是一件有趣的接触自然的科学活动呢。稻花虽然又小又不美丽，但它从开放到关闭不过1个多小时，你可以盯着看完它的全过程，就像观赏那昙花一现的情景一样。

稻花没有花萼和花冠，它的1枚雌蕊和6枚雄蕊是被两个颖片（外颖与内颖）紧密封藏在内的。一个稻穗的全部花朵要5～8天才能开完，每天开放的稻花有一定数额。上午当气温上升时，当天内注定将要开放的花就陆续开放。这时，隔着阳光你可以透视到颖片内的花药阴影由于花丝伸长被逐渐推举到颖片顶部。同时，颖片像两片蚌壳似的逐渐张开。花药刚刚接触到外面的干热空气很快破裂，将花粉撒落到雌蕊的两片羽状柱头上，这就是它的自花传粉过程。颖片继续张开，花药挂到颖外，其中所含的剩余花粉随风飘荡，有些花粉落到其他正在开放的花中就可能异花传粉。但因为多数花已先完成自花传粉，所以除非特殊情况很难异花受精。雄性不育便是一种特殊情况，雄性不育系的花粉败育了，不能自花受精，非依靠异花传粉受精不可。杂交水稻就是这样诞生的。稻花的颖片开放到最大程度后，又逐渐闭拢，将已经完成传粉受精的雌蕊封藏在内，从此不再开放。受精的子房慢慢发育成米粒，大约25～40天后，米粒成熟，颖片也由原来的绿色变成金黄色的谷壳。

稻花颖片的开放和一般花瓣不同，它不是像花瓣那样自行开合，而是由颖片内方基部两枚称为浆片的微小结构所操纵的。开花前，浆片呈扁平状；临开花时，浆片迅速由穗部吸水膨胀，向外方挤压颖片，促成开花。以后，浆片又失水收缩，颖片随即闭合。浆片就这样在稻花的开闭上起着“开关”的作用。

水稻开花对外界条件十分敏感。气温的影响最为明显。如果将稻穗浸入42℃～43℃温水中8～10分钟，或用相当的温热水蒸气处理，可以促使预定在当天逐步开放的稻花顷刻间同时开放。适当的水温或汽温不仅起催花的作用，同时也能杀死花粉而不影响雌蕊的受精能力。这就是曾经在水稻杂交育种中广为应用的“温汤去雄”与“温汽去雄”技术的原理。稻花对光照强度的变化也较敏感。不信的话，你可以做一个简易的实验：取一方黑布，蒙在开花前的稻穗上，10分钟后揭开黑布。嗬！当天该开的花瞬间全开放了。甚至一般的触摸也会促进开花。例如用手抚摸稻穗，也可促使部分花朵提前开放。

我们曾经发现一个前人没有报道过的现象，即挥发性化学试剂的催花作用。这是一次偶然的发现：一天，我们用彩漆涂在稻花颖片上，用以研究水稻的开花习性。奇怪的是，被彩漆沾上的稻花中竟有一些提前开放。这是什么缘故呢？我们猜想这应该不是由于颜料本身，而是由于溶解颜料的有机溶剂在作怪。于是取来多种有机溶剂（如二甲苯、乙醚、氯仿、酒精、福尔马林等）分别进行试验。为了不伤害稻穗，我们将药棉吸入试剂后置入玻璃瓶内，将玻璃瓶倒扣在稻穗上，观察试剂气体的影响。果然，不同试剂有不同程度的催花效果。一个偶然的机会被捕捉，导致一个小小的新发现。

温度、黑暗、触摸、化学气体都有促进水稻开花的作用，这不是很奇妙吗？按照现代生物学的观点，这类生物学效应都可以归为一种称为“信号转导”（signal trans duction）的内在机制。简单地说，就是某种体外或体内的信号作用于生物机体后，引发一连串内部的生物化学过程，最终导致某种生理现象。水稻开花的信号转导机理至今还没有人研究，也许等待有一天由本文读者去揭开这一谜底呢！

（原载《探秘》，2002年第9期，编辑部改名为《观察水稻开花》，现仍用原名）

【注释】

[1]非绿色植物这一概念现已过时。现代生物学对于生物的分类系统有五界、六界、三域等各种理论，尚无最后定论。将细菌放在植物中是不妥的，但本文阐述的有关“非绿色植物”的基本知识仍然不错。

[2]关于生命的起源，现代生物学有各种新的假说。本文维持原貌，不做修改补充。

[3]现代地质学与古生物学研究提供了许多新的信息。文中涉及的一些年代数据需要重新修改。

[4]后来的研究证明，有些植物（如白花丹）的精细胞质进入卵细胞。

[5]后来的研究证明在零下低温保存花粉更有利。