植物生长方向之谜

植物生长方向之谜

植物的枝干为什么往上长，根却往地下扎，或许很少有人去思考。目前，科学家希望借助空间科学，揭示植物的生长奥秘。

植物对周围环境的反应，最奇妙的莫过于它的生长方向，比如从一粒小小的植物种子萌发开始，它就知道根应该往地下生长，而茎干则伸向天空。当植物长到一定的高度后，把花盆倾斜，但植株仍朝上生长。这是一个极为普通的现象，然而植物为什么会这样呢？它是怎样懂得“上”和“下”的概念呢？又是由什么力量促使它选择根朝下、茎朝上的生长方向呢？又如何解释这种生理机制呢？

农民播种时，从来不会考虑种子在土壤里的状态，没有人在意种子萌芽之后，为什么根总是往下长，而茎干却是往上长。我们知道，人很容易分辨方位，因为人有一套非常复杂的感觉系统，那么，植物怎么分清方向呢？植物也有感觉器官吗？这些问题在很长时期困扰着科学家。

科学家们首先想到的是重力。他们从物理学想到，地球的引力一定是影响植物生长方向的重要因素。著名的英国生物学家、进化论的鼻祖达尔文曾观察到，植物的芽和根在改变生长方向时，各部分细胞的生长速度不同，但这又是由什么来决定的呢？达尔文无法做更进一步的解释。

1926年，美国植物生理学家对此进行了实验研究，认为植物茎或叶片的弯曲是由于生长素在组织内的不对称分布造成的。试验中，他们使植物的胚芽鞘一面受光，另一面对着无光的黑暗处。结果胚芽鞘的生长发生了有趣的变化——渐渐朝着有光的方向弯曲。后来，科学家从胚芽鞘中分离出一种植物生长素，它具有促使植物生长的功能。当胚芽鞘受到光照时，生长素就聚集到遮荫的一侧，而生长素的积累使遮荫部分生长加快，受光部分则由于缺少生长素而生长较慢，导致植物生长弯曲。

此后，科学家又发现，植物根总是朝着地心引力的方向生长，这同样是通过生长调节剂在根细胞里不同的分布来实现的。于是，这些学者们提出，也许有一种被称为“平衡面”的策略感应物流向根细胞的底部，从而影响生长调节剂在细胞中的分布。水平放置的根，其上面比下面生长快，致使根向下生长，可是这种“平衡面”究竟属于何物？又是如何起作用的呢？学者们一时无法知晓。

有的科学家认为，无机钙对于植物的生长方向起着举足轻重的作用。在植物的弯曲生长过程中，无论是根冠下侧部位还是芽的上侧部位，都存在着高含量的无机钙。那么无机钙又是如何使植物辨别方向的呢？科学家解释说，因为根冠有着极为丰富的含淀粉体的细胞，而淀粉体会把其内部的钙送到根冠下侧。这时，如果用特殊的实验手段去阻止钙的移动，植物马上就会表现出不按正常的方式去生长。同样，植物的芽虽然没有冠部，但也含有丰富的淀粉体，淀粉体也能将其内部的无机钙送到上侧的细胞中，这显然说明，无机钙对植物生长方向有着不可忽视的重要作用。

淀粉体内既然有许多无机钙，而无机钙又能在植物体内来去自如，除了重力之外，又是哪一种力量能使无机钙如此方便地上下移动呢？

科学家研究发现，由于细胞的极性带动钙的移动，从而导致植物茎于总是向上生长，而根则朝地下生长。这是由于细胞的上端和下端之间的电荷不同，两端电荷的不一致引起细胞极化。结果，为数众多被极化的细胞排列在一起，总电荷就强得足够吸引任何相反电荷的钙原子，驱使它们在体内移动。

到底什么因素控制植物生长方向，这种神奇的力量取决于什么，是植物生长素还是无机钙，是细胞的极性还是数者兼有，目前依然有待于更进一步的探索。