这些植物有“怪癖”

  在被子植物大家族中,有一个叫“石竹超目”的分支很有特色,其中有不怕咸的耐盐植物,有形态奇特的多肉植物,有威猛的食肉植物,还有很多可以做蔬菜。

  重口味的盐生植物

  想要感受盐过量的危害,只消往嘴里搁一满勺盐就知道了——由此我们也可以想象一般植物遇到盐碱地的时候感受到的痛苦。不过,有一些植物却能够在盐分(主要是氯化钠)浓度远远高于正常范围的盐碱化土壤中存活下来,人们管它们叫盐生植物。

  习惯上可以把盐生植物分成三类。拒盐植物的根系有特殊的本领,能够把盐分阻挡在外。泌盐植物的根系会吸收盐分,但这些盐分运送到茎叶之后便通过专门的细胞分泌到体外了。耐盐植物则是真正会把盐分在体内储存起来的植物。

  其实,耐盐植物细胞的胞质中盐分含量并不高,因为它们和其他植物一样,胞质中正常的生理活动在高盐的条件下会失灵。但是,耐盐植物细胞的液泡膜上有一种转运蛋白含量较高,它们可以把胞质中多余的钠离子泵入液泡之中隔离起来,这样就保证了胞质中的钠离子具有较低的浓度。

  编码这种转运蛋白的基因叫作NHX1,它其实在植物界广泛存在,但是一般植物都没有像耐盐植物那样充分挖掘它的潜能。考虑到土壤盐碱化是影响粮食产量的重要原因,自然就有人想到,是否可以把耐盐植物的NHX1基因和其他相关基因转到谷物的基因组里面,让它们拥有耐盐的能力?目前已经有一些实验取得了成功,表明用这种办法培育耐盐的新作物品种是可行的。当然,培育耐盐作物还有很多别的方法,最终目的都是为了能从盐碱地中“抢夺”出更多的粮食来。

  按照最新的植物分类系统,滨藜属于石竹超目的苋科。在苋科里还有很多耐盐植物,比如猪毛菜、碱蓬、盐角草等,它们让茫茫的盐碱滩充满了生机。

  会憋气的多肉植物

  对于植物来说,干旱是比盐碱更严峻的生存危机。在极为干旱的荒漠地区,植物适应干旱的方式也是多种多样的。一种方法是只在短暂的雨季萌发、开花、结实,之后就迅速枯死,整个生命周期只有短短几周——这是荒漠短命植物采取的招数。

  在自己的体内储存水分,让茎叶变得肉质多汁,则是多肉植物采取的应对之策。在多肉植物里面有三个大科,番杏科和景天科,它们可以控制自己吸收二氧化碳的节奏,避免水分散失。

  植物要进行光合作用,就必须从空气中吸收二氧化碳,为此就要打开细胞的气孔。但是气孔打开之后,细胞里的水分也会以蒸汽的形式逸出。为了解决这个问题,多肉植物只在晚上打开气孔,把二氧化碳吸收进体内,以四碳糖的方式储存起来。因为晚上比较阴凉,所以散失的水分会比较少。白天,它就闭上气孔,在“憋气”的条件下重新把四碳糖变成二氧化碳,作为光合作用的原料。这样,无论天气再怎么炎热,水分都不会散失了。这种特别的光合作物方式,在植物生理学上就叫做“景天酸代谢”,因为最早在景天科植物中发现而得名。

  虽然这种憋气大法有效避免了水分散失,但也带来一个副作用,就是消耗的能量比较多。因此,这些多肉植物的生长通常都十分缓慢。如果你在家里种过仙人球,估计就会有深刻的感受了。

  不过,在生物学上总有例外。仙人掌科、番杏科都属于石竹超目,它们有个近亲叫马齿苋,也是会憋气的多肉植物,但它就生长得很快,成了一种常见杂草,也是一种野菜。

  捉动物的食肉植物

  动物吃植物是件再平常不过的事,而植物吃动物却总是让人觉得新奇。能够吃动物的植物叫作食肉植物,虽然也常被叫作食虫植物,但还是前一个名字更贴切些。这是因为食肉植物不光能吃昆虫,还能吃别的动物。东南亚热带雨林里有一种猪笼草就可以捕捉蛙类和鼠类。这已经是食肉植物捕捉的最大动物了,所谓“食人树”是不存在的。

  典型的食肉植物具有两个特点,第一是具有能够捕捉动物的生理结构,比如能够粘住动物的黏液,或是捉住动物的陷阱。第二是能够分泌消化酶,把动物体内的营养物质分解吸收掉。产自美国东南部沼泽的捕蝇草堪称最凶猛的食肉植物,它的叶片可以猛地闭合,把蝇类关在其中慢慢消化掉。通过这种额外补充营养的方式,捕蝇草得以在养分贫瘠的沼泽中生存下来。

  还有一些植物也具有能够捕捉动物的生理结构,却不能分泌消化酶,这些植物被称为“原食肉植物”。也许你想不到,春天在野地里常见的荠菜就是一种原食肉植物,它的种子外皮遇水可形成大量黏液,这些黏液的功能之一大概就是粘住一些土壤中的小动物,等它们的尸体被微生物分解之后,就变成可供荠菜幼苗吸收的养分。还有人认为马铃薯、番茄也都是原食肉植物,因为它们茎上的黏毛也能把昆虫困死。食肉植物可能是从原食肉植物演化而来的。也许再过几千年,我们吃的土豆和西红柿也会变成食肉植物呢!

  捕蝇草有个近亲叫茅膏菜,也是食肉植物。它们和猪笼草是远亲。在非洲还有两种食肉植物露松和露松藤,也和它们是远亲,都属于石竹超目。这可真是个爱吃肉的大家族!

  蔬菜圈的同科大家族

  蔬菜是我们每天都要吃的食物。虽然市场上的蔬菜种类繁多、琳琅满目,可是只要给它们分分类,你会发现好多蔬菜都是来自几个大家族——十字花科、豆科、葫芦科、茄科……

  十字花科是当之无愧的“蔬菜第一家族”。大白菜、青菜(小白菜)、紫菜薹、圆白菜、花椰菜、西兰花、芥菜、大头菜、榨菜、萝卜、荠菜、豆瓣菜..这些全是十字花科植物。豆科紧随其后,为人类贡献了各种豆类。因为它们具有特别的营养价值,所以在营养学上常常单独构成一类,和一般的蔬菜区分开来。葫芦科包含了南瓜、西葫芦、丝瓜、黄瓜、苦瓜等各种瓜菜。茄科的常见蔬菜虽然只有4种——马铃薯、茄子、番茄、辣椒,却都是最常见的种类。

  为什么同一个科会“扎堆”诞生许多品种蔬菜,形成声势浩大的大家族呢?这在很大程度上和植物化学有关。植物不会动,为了不让动物过分噬食,只好合成各种各样的有毒物质。同一家族的植物合成的毒物往往是类似的,比如十字花科植物就都以硫苷作为“化学武器”。因此,如果这种家族秘传毒药对某种动物无效,那通常意味着整个家族的植物在这种动物的嘴下都不堪一击。比如我们人类就不怕硫苷,甚至还把它当成调味品(芥末、辣根、山萮菜的辣味都是硫苷的味道)呢。

  苋科蔬菜也是这样。苋菜、菠菜、甜菜都含有较多草酸,虽然有毒,但人体可以耐受较大剂量。只要过了这道槛,它们就再也没有其他对付人类的手段了。石竹超目里的其他蔬菜如番杏、穿心莲、马齿苋、落葵(木耳菜)也都是如此。用开水焯一下可以有效降低这些蔬菜里的草酸含量。

  撰文/裘植

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