向日葵：我的花盤轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)我做主

史軍

花向太陽油自生

看到向日葵，就想到太陽，并不是現(xiàn)代人獨(dú)有的想法。大約在5000年前，北美洲的印第安人不但已經(jīng)開始種植向日葵，還把這些花朵的形象用在了各種象征太陽的地方;1510年，西班牙探險(xiǎn)家把向日葵的種子帶回了歐洲，于是這種“太陽花”開始了它的世界之旅。到18世紀(jì)，葵花籽油在俄羅斯開始流行，那可是教徒在齋戒期間少有的幾種可以吃的油料。

明朝中期，向日葵傳入中國，逐漸成為中國北方一種重要的油料植物，要知道向日葵種仁的含油量可以高達(dá)70%，在油料界足以傲視群雄。時(shí)至今日，向日葵已經(jīng)成為世界四大油料植物之一。

據(jù)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有些油用向日葵品種的果皮上帶有花青素矢車菊素-3-0-葡萄糖苷，它們就是讓小朋友舌頭變成紫色的“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>

當(dāng)然了，向日葵也是很重要的園藝花朵，它們花瓣中的色素一點(diǎn)都不少。

花開兩朵各表一支

與絕大多數(shù)菊科植物一樣，向日葵的頭狀花序（俗稱花盤）上也有兩種花——邊緣的舌狀花和中央的管狀花。

顧名思義，舌狀花就是花瓣長得像舌頭的花朵，這些花朵通常只有一片舌狀花瓣，雌蕊和雄蕊沒有很好發(fā)育：而管狀花就不一樣了，它們沒有靚麗的大型花瓣，只有包裹雌蕊和雄蕊的管子一樣的花瓣。

這兩種花分工極為明確，周圍的舌狀花負(fù)責(zé)吸引昆蟲，而中央的管狀花專司繁殖，就像一個(gè)飯店既有招攬客人的服務(wù)員，也有專職烹飪的大廚。這樣才能在最大程度上有效地利用資源，投入生產(chǎn)種子這件大事兒上去。

但是人類總喜歡一些反植物本性的事情，于是選育出了很多觀賞向日葵，它們的管狀花也有特別的色彩，與周圍的舌狀花交相呼應(yīng)。更有意思的是，很多觀賞向日葵品種展現(xiàn)出了多頭特征——就是一個(gè)植株上有多個(gè)“花盤”。這樣就進(jìn)一步加強(qiáng)了觀賞性。

盡管觀賞向日葵很漂亮，但大家更關(guān)心的事情恐怕還是向日葵究竟會(huì)不會(huì)轉(zhuǎn)頭。

人工選育的觀賞向日葵（圖片來源，PPBC攝影，黃青良）

少小轉(zhuǎn)頭老大不移

很遺憾，我們到現(xiàn)在也沒有完全搞清楚向日葵轉(zhuǎn)頭的機(jī)制。但是有一點(diǎn)是可以肯定的，向日葵并非一直跟著太陽轉(zhuǎn)動(dòng)：在花盤還沒有綻放的時(shí)候，它們會(huì)隨著太陽從東轉(zhuǎn)到西;但是，在花朵完全開放之后，向日葵花盤基本上就固定不動(dòng)了，并且絕大多數(shù)花盤都指向東方。這大概就是使人產(chǎn)生錯(cuò)覺的原因了。想象一下，我們?cè)谇宄縼淼较蛉湛麉仓校l(fā)現(xiàn)向日葵們都齊刷刷的朝向東方，必定會(huì)感覺它們是被同一方向的陽光吸引了。實(shí)際上，數(shù)千年來，人們都是這么認(rèn)為的。直到1597年，有個(gè)英國植物學(xué)家約翰·杰拉德（John Gerard）盯著向日葵看了好多天，才找到了上面真實(shí)的答案。

就算成熟的花盤不轉(zhuǎn)，但不成熟的花盤還是會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)的啊，究竟是什么裝置在驅(qū)動(dòng)向日葵轉(zhuǎn)頭運(yùn)動(dòng)呢？可以肯定的是向日葵里面并沒有齒輪，它們轉(zhuǎn)頭的動(dòng)力來自于不同部位細(xì)胞生長速度的差異。生長快得一次堆積了更多的細(xì)胞，必然要彎向生長慢的那一側(cè)了?？墒牵庹蘸蜔岫紩?huì)影響到植物的生長，那么真正讓向日葵轉(zhuǎn)頭的原因到底是什么？

花兒朵朵向太陽

在植物體內(nèi)有一種叫生長素的物質(zhì)，它們的數(shù)量指揮著植物細(xì)胞的生長和分裂。而光照恰恰會(huì)影響生長素的分布，它們會(huì)跟光線玩“捉迷藏”。于是，莖桿受光照射一側(cè)的生長素濃度低，背光一側(cè)的生長素濃度高。這樣一來，背光一側(cè)的細(xì)胞生長會(huì)更快一些，而受光一側(cè)的比較慢，向日葵的嫩芽就朝太陽的方向彎頭了;夜晚的時(shí)候，向日葵的花盤會(huì)轉(zhuǎn)回來，因此，它隨著太陽轉(zhuǎn)頭之謎就不言而喻了——重力影響生長素的分布而產(chǎn)生轉(zhuǎn)頭的情況。但是，在向日葵花盤打開后，莖生長減緩，所以基本固定，但是仍有很小范圍的擺動(dòng)。

不過，對(duì)生長素的影響，只是光照誘導(dǎo)植物運(yùn)動(dòng)的途徑之一。光照還可以影響細(xì)胞內(nèi)水分多少（膨壓），促使花瓣和葉片運(yùn)動(dòng)。如果我們觀察一下蒲公英的花朵，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，白天怒放的蒲公英花朵在太陽落山后都不見了蹤影，這就是因?yàn)榧?xì)胞失去了光的刺激，改變了細(xì)胞膜的通透性，引發(fā)水分流動(dòng)，從而造成兩側(cè)細(xì)胞壓力的變化，最終使得花序閉合起來。當(dāng)?shù)诙焯柹鸬臅r(shí)候，在光的刺激下，細(xì)胞膜的通透性再次發(fā)生變化，于是蒲公英的花序就再次打開了。

白天怒放的蒲公英（圖片來源，PPBC攝影，徐曄春）

“終身大事”靠溫度

還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為溫度會(huì)影響向日葵轉(zhuǎn)頭，持此觀點(diǎn)的學(xué)者認(rèn)為光，特別是冷光，對(duì)向日葵的轉(zhuǎn)動(dòng)沒有影響，而熱卻會(huì)影響向日葵的轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)闊崃繒?huì)影響花盤的纖維收縮，從而促使花盤轉(zhuǎn)動(dòng)。據(jù)說，一旦在向日葵旁邊放置火盆，向日葵的花盤就會(huì)朝著火盆。但是未見到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

事實(shí)上，有些花朵確實(shí)會(huì)感受到溫度變化，并且會(huì)根據(jù)氣溫的高低來決定自己的開花時(shí)間，郁金香和番紅花就是如此。因?yàn)闇囟茸兓瘯?huì)引起花瓣背腹生長速度的變化，一般來說，處于夜晚低溫環(huán)境時(shí)，花瓣外側(cè)細(xì)胞的生長速度比較快，所以花朵處于閉合狀態(tài)，而白天溫度升高，花瓣內(nèi)側(cè)的生長加快，促使花瓣向外打開。對(duì)植物來說，這可不是一個(gè)簡單的游戲，因?yàn)樵诤线m的溫度下開放花朵，更有利于將自己的花粉傳播出去，同時(shí)接受花粉。當(dāng)溫度不合適的時(shí)候，關(guān)閉花朵，可以有效地保護(hù)花粉和胚珠?？此坪唵蔚倪\(yùn)動(dòng)，其實(shí)關(guān)系到植物的“終身大事”。

郁金香——隨著溫度把花開

不成熟的花盤會(huì)隨著太陽從東轉(zhuǎn)到西（圖片來源，PPBc攝影，李光敏）

延伸閱讀

1881年，英國科學(xué)家達(dá)爾文父子做過一個(gè)向光性實(shí)驗(yàn)，證明在單側(cè)光的照射下，蘸（yi）草的幼芽會(huì)向著光源的方向彎曲。1928年，荷蘭植物學(xué)家溫特（Frits Warmolt Went）把一盆燕麥苗關(guān)在小黑屋里，經(jīng)過一段時(shí)間之后，在一側(cè)用特殊的光照射它們，結(jié)果這些燕麥苗向著光彎曲了。這兩種幾乎是肉眼可見的向光性彎曲生長，揭示了光線對(duì)植物的影響之大。

螺旋狀排列的向日葵花盤（圖片來源，PPBC攝影，李光敏）

延伸閱讀

向日葵上的螺旋線

在很多畫作中，向日葵的花盤都被畫成了棋盤格子，但如果我們仔細(xì)觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，向日葵小花上的那些種子的排列順序并不是橫平豎直的。

仔細(xì)看一下，頭狀花序上的管狀花，組合成了一條條從中心向外延伸的螺旋線。在一個(gè)由300粒瓜子組成的花朵上，可以找到34條左旋的曲線和21條右旋的曲線。不僅如此，菠蘿和松果的花和種子也是類似的安排。數(shù)一數(shù)菠蘿上面的螺旋線，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有的是8條，有的是13條，這些都是斐波那契數(shù)列里的數(shù)字。