生态环境劣变,花朵变异频现

来源:金羊网 作者:易芝娜 发表时间:2018-04-23 11:23

  白掌花序出现畸形

金羊网记者 易芝娜

图片由周肇基教授提供(署名除外)

春暖花开时节,广东华南农业大学校园里各种鲜花竞相盛放,黄花风铃木过后又有宫粉羊蹄甲(紫荆花的一种)、红千层(瓶刷子树)、三角梅,一茬接一茬花开如海,吸引了一波接一波的赏花客。当大家在花下嬉戏、留影、玩摄影时,或许没有几个人会留意到花木上、草丛中花开有异样吧?

  仅4花瓣的扶桑

比如一朵体积是正常花的两三倍的宫粉羊蹄甲,花瓣竟有10片,雌蕊也有2个(正常花为5花瓣、1雌蕊、5雄蕊);又或者是有着6-8片花瓣的宫粉羊蹄甲,或苞片变成了花瓣的韭兰(红菖蒲莲),3枚肉穗花序并列合生的海芋花朵,并蒂而生的非洲菊,甚至是野生草丛中最不起眼的红花酢浆草也出现了4瓣花(正常为5瓣)。

  有6花瓣的百合

在华南农业大学主讲植物生理学27年后,又潜心执教植物学史、农业科技史的周肇基教授,细心地发现了这些“异样”。他向记者展示了多年来拍到的一些“与众不同”的图片。他认为,这并非什么奇花异草新品种,植株发生这种表现型变异,其实应该是由于自然生态环境或花木生长局部环境变恶劣的结果,是植物遭受灾难发出的“呼救信号”!他呼吁:赏花之余,更请爱护自然、保护自然环境!

今年已81岁高龄的周肇基教授在自己的书桌前整理多年来拍摄的奇花照片 摄影/易芝娜

A

从偶然发现到跟踪考察,“花朵变异太频繁了”!

早在1987年11月8日,在华南农业大学农业历史研究室工作的周教授,敏感地闻到阵阵馨香,发现窗外的睡莲正在悄悄绽放,他站在走廊上眺望欣赏,突然发现其中的一朵与众不同——一支花梗上竟然开出两朵花。凭着自己的工作经验与知识积累,他感觉到这朵睡莲十分罕见。以前人们所说的“并蒂莲”,多指同为睡莲科属的荷花,并蒂的睡莲还鲜有闻说。于是他找来同事帮忙,下到池塘里从不同角度仔细地拍下了几帧图片,又连续观察了几日,拍到花的自然闭合、再度绽放及凋萎的全过程,并发表在《植物杂志》期刊上。这朵“奇花”很快得到同行们的关注。国际科学史研究院通讯院士胡道静教授还惠赠《穗城并蒂睡莲奇象题记》致贺:“茁发于华南农业大学农史楼庭院池塘内的并蒂红色睡莲,尤亘古未闻之生物史上奇迹也。”

这是周教授从教29年来第一次引发众人对植物花朵变异的关注。他由此开始将兴趣和研究重点逐步转为花卉文化史,追踪花朵变异是其中一个重点。

  有一朵水仙花仅5花瓣,正常花应为6花瓣

今年81岁的周教授多年来已拍摄到各种变异花卉数百朵的照片。其中包括2001年5月、2003年6月、2005年6月分别在华南植物园、华南农大园林中心发现的不少白鹤芋植株肉穗花序变异,有的生出两三枚佛焰苞,有的三支肉穗花序并列合生为一,被10多枚超常量的佛焰苞所包围;2000年4月在云台花园拍到的只有4枚花瓣的粉红扶桑(正常花为5瓣);2001年在广东省花卉研究所找到的五星茑萝植群里的四星茑萝花;2001年2月、2002年11-12月、2005年3月在华南农大园林中心学生水培实验大棚里,多次发现数十株千奇百怪的红掌、粉掌肉穗花序及叶片的变态;2003年、2005年、2012年分别在羊城花市、省花卉研究所发现的红、黄马蹄莲并蒂花的异常现象;2004年发现的4瓣鸡蛋花及2017年发现的6瓣鸡蛋花;2004年2月、3月、2010年3月分别在华南农大成教学院门口发现硕大的变异宫粉羊蹄甲,花蕊数常常是正常花朵的两倍,跟踪考察发现,其花朵寿命也比正常花长两天,还出现不少6瓣、7瓣花(正常花为5瓣);2012年3月26日在华南农大果树中心大棚里发现的并蒂黄非洲菊花、并蒂粉非洲菊花、并蒂向日葵花……

周教授统计,以上花朵变异植物计有11个科28种花木。除了睡莲科红花睡莲,还有百合科的葵百合、橙红百合、香水百合、郁金香,天南星科的白鹤芋、绿巨人、海芋、红掌、粉掌、红/黄马蹄莲,锦葵科的粉花扶桑,旋花科的茑萝,石蒜科的朱顶红、网球花、水仙、韭兰、小韭兰,夹竹桃科的鸡蛋花,豆科的宫粉羊蹄甲、红花羊蹄甲,酢浆草科的紫叶酢浆草、红花酢浆草,兰科的蝴蝶兰。菊科的黄、粉非洲菊、向日葵。他认为由于个人考察地区和时间有限,自然界实际呈现出来的花朵变异,数目显然还要庞大许多倍。

  五星茑萝植群里出现了四星茑萝花,找找看是哪一朵有不同?

连年的观察拍摄中,宫粉羊蹄甲一直是周教授关注的重点。今年春天的赏花季,周教授在华南农大校园里不用费很多精力,也不是天天观察,便又发现了100多朵变异出不正常花瓣的宫粉羊蹄甲。他说:“这种变异现象可以说是越来越频繁与复杂了。虽然植物变异也是进化的一种表现,但真正的植物进化本来需要经历漫长的历史时期,现在这种情形也未免太迅速了。况且我特别留意过华南农大的同一棵宫粉羊蹄甲(之前他曾在此首次发现10个花瓣的硕大花朵),并没有出现同株持续开出变异花的普遍情况,这说明它们花朵变异并不是因为基因突变而导致的。”

B

花朵变异与生态环境密切相关

在发现不少变异花卉后,周教授以广州花市、华南植物园、云台花园、省花卉所、文化公园、华南农大园林中心为重点观察场所,持续记录了植物变异现象。

在2000年4月至2005年6月期间,他发现这里的白鹤芋肉穗花序变异情况明显,约15%的植株生出了两三枚佛焰苞,还有多株绿巨人佛焰苞变形、变双,肉穗花序变矮,佛焰苞脉变绿。在园林中心的学生水培实验大棚里,他发现了数百盆的水培红掌、粉掌等水培植物,有20%的植株肉穗花序出现畸形、怪状,根、茎、叶均生长不良。

  冬天开花的红花羊蹄甲原本只有5花瓣,这朵却与众不同

  春天开花的宫粉羊蹄甲开出了10花瓣的巨型花

因为自己尤其钟爱百合并长期种植,他也十分关注百合花的变异情况。他惊奇地发现,百合的变异简直多到数不清,不少百合都有少瓣、多瓣、多蕊的变异现象,甚至有些雄蕊与雌蕊数量同时出现变异。1999年他在羊城花市上,竟在近百盆百合中一下子就发现了十几朵异常的花。

  仅4花瓣的百合

他不禁严肃地思考起来:百合是典型的鳞茎无性繁殖植物,其后代的遗传性稳定,变异性是极小的,为什么现今频现异花?白鹤芋、绿巨人同样是无性繁殖,为什么花序一反常态地奇花迭现?而一批批水培红掌、粉掌的试验中又为什么会出现高达20%的花序变异现象?

经深入调查,他得知,在园林中心的水培试验是分组进行的,那些培养液都是人工配制的,营养成分、比例也各有配方。按规定,实验者应当定期观测记录并更新培养液,而现状是,显然有人没有认真做到这一点。因为周教授发现,认真执行组的植株生育是正常的,疏于管理组由于植株长期的水分、营养消耗导致培养液成分、比例急剧变化,加之代谢废物的积累,培养液早已失去了生理平衡,许多毒性物质杂存,这些都极大地妨害了植株的正常生育。只需提起植株看一看根系就能发现,那些疏于管理的植物根系都变得短浅、腐烂甚至有黑臭现象——正是这样恶劣的培养环境,令植株濒临衰亡。出现畸形怪状,应该是植株在恶劣生长条件下,所表现出的“呼救”征兆。

  变异的马蹄莲

周教授由此提出,花朵大量出现变异还是要从生态环境中找原因。科学技术是把“双刃剑”。现代科学技术在推动农林园艺业生产力腾飞的同时,已显露出许多严重的缺点和弊端。能源、化肥、农药(包括杀虫剂、植物激素和植物生长调节剂)滥用,不仅导致成本急剧上升,也带来土壤团粒结构破坏、土壤板结的后果。重金属污染、土壤有机质含量降低等一系列问题,工业废水、废气乱排,还导致水源变劣以及严重的空气污染、灰霾不散。而现代园林花卉业为了快速繁育,追求高经济效益,应节庆地催生非时令花卉甚至反季节花卉,便大规模应用组培技术,不惜滥用植物激素、植物生长调节剂,化肥、农药致使本是无性繁殖、遗传性稳定的植物受害,“逼”出变异之花。此外,根据他的一些现场环境考察,比如他发现的那朵4瓣、7瓣鸡蛋花,植株就生长在马路边,长期受高压电线的电磁污染、白炽路灯彻夜不熄的强光刺激,因此这些木本植物的花朵变异,应该还与生长环境的人为破坏有关。他呼吁各相关单位能做出相应调整,尽量减少人为的生态环境破坏。

C

发现花瓣可由叶片转变而来

在观察“奇花”之余,周教授还发现一个有趣的现象——顶生叶呈现花瓣化的变态。

早在2001年时,英国《新科学家》杂志的一篇报道称,有科学家发现,在植物体内有三组基因对形成花朵的过程非常重要,如果使这三组基因不能发挥作用,花朵的花瓣、雄蕊、心皮等部分就都会变成叶子一样的萼片。不过,如果激活叶子里的这三组基因,却并不足以使叶子一定会变成花瓣。墨西哥国家自治大学和美国加州大学圣迭戈分校的科学家则发现,除原来的三组基因外,植物体内还另有三个基因与花朵有关,如果关闭这三个基因,花朵也会变成叶子。他们还发现,如果激活这三个基因中的两个,同时激活早先发现的三组基因,就可以使叶子变成花瓣。他们已经成功地在水芹上完成了这一试验。日本京都大学的科学家也获得过类似的成果。科学家对此进行研究,其实是希望同样的方法在其他植物上也行之有效,以便能培育出全新的鲜花品种。

  周教授在1997年拍到自己种的郁金香有一朵的花萼变异为花瓣

1997年春节时,周教授发现自己种的一棵郁金香,也出现了顶生叶呈现花瓣化的变态。2001年6月他又发现韭兰(红菖蒲莲)苞片变为花瓣状。这些出现苞片变花瓣、生于花萼旁的现象,其实都可以证明花瓣可以由叶片变化而来。

有科学家幽默地说过:“花朵是热恋中的叶子。”周教授认为这很有道理。科学家们一直认为植物的各部分是同源的,花也都是由叶片转化而成的,故统称为花叶。而花萼和花冠是由营养叶转化而成的,雄蕊和雌蕊是由孢子叶即生殖叶(雄蕊是小孢子叶,雌蕊是大孢子叶)转化而成的。故虽为同源,它们也已分化久远了。但如今我们还是能看到特殊情况下,一些叶片异化为花瓣,因此也有人认为这是一种“返祖”现象。

  并蒂郁金香

周教授赏花竟赏出了如此多“奇花”。这是我们很多人未能发现的“意外的美”。赞叹之余,我们也应该反思,自己是否做过破坏环境的事?保护环境,人人有责。

知识链接:

遗传性——生物体的一种属性。指亲代性状通过遗传物质传给后代的能力。也是生物体要求一定的生长发育条件,并对生活条件作一定反应的特性。

变异性——生物体的一种属性。是生物体因环境的改变而同化了新的生活条件之后,能改变自身遗传性的一种特性。通过有性杂交、无性杂交或定向培育,可以动摇旧的遗传性而形成新的遗传性。也有人把变异性区别为表现型的变异和遗传型的变异,认为环境引起的表现型变异是不遗传的,环境引起的遗传型变异是可以遗传的。

编辑:邱邱
数字报

生态环境劣变,花朵变异频现

金羊网2018-04-23 11:23:40

  白掌花序出现畸形

金羊网记者 易芝娜

图片由周肇基教授提供(署名除外)

春暖花开时节,广东华南农业大学校园里各种鲜花竞相盛放,黄花风铃木过后又有宫粉羊蹄甲(紫荆花的一种)、红千层(瓶刷子树)、三角梅,一茬接一茬花开如海,吸引了一波接一波的赏花客。当大家在花下嬉戏、留影、玩摄影时,或许没有几个人会留意到花木上、草丛中花开有异样吧?

  仅4花瓣的扶桑

比如一朵体积是正常花的两三倍的宫粉羊蹄甲,花瓣竟有10片,雌蕊也有2个(正常花为5花瓣、1雌蕊、5雄蕊);又或者是有着6-8片花瓣的宫粉羊蹄甲,或苞片变成了花瓣的韭兰(红菖蒲莲),3枚肉穗花序并列合生的海芋花朵,并蒂而生的非洲菊,甚至是野生草丛中最不起眼的红花酢浆草也出现了4瓣花(正常为5瓣)。

  有6花瓣的百合

在华南农业大学主讲植物生理学27年后,又潜心执教植物学史、农业科技史的周肇基教授,细心地发现了这些“异样”。他向记者展示了多年来拍到的一些“与众不同”的图片。他认为,这并非什么奇花异草新品种,植株发生这种表现型变异,其实应该是由于自然生态环境或花木生长局部环境变恶劣的结果,是植物遭受灾难发出的“呼救信号”!他呼吁:赏花之余,更请爱护自然、保护自然环境!

今年已81岁高龄的周肇基教授在自己的书桌前整理多年来拍摄的奇花照片 摄影/易芝娜

A

从偶然发现到跟踪考察,“花朵变异太频繁了”!

早在1987年11月8日,在华南农业大学农业历史研究室工作的周教授,敏感地闻到阵阵馨香,发现窗外的睡莲正在悄悄绽放,他站在走廊上眺望欣赏,突然发现其中的一朵与众不同——一支花梗上竟然开出两朵花。凭着自己的工作经验与知识积累,他感觉到这朵睡莲十分罕见。以前人们所说的“并蒂莲”,多指同为睡莲科属的荷花,并蒂的睡莲还鲜有闻说。于是他找来同事帮忙,下到池塘里从不同角度仔细地拍下了几帧图片,又连续观察了几日,拍到花的自然闭合、再度绽放及凋萎的全过程,并发表在《植物杂志》期刊上。这朵“奇花”很快得到同行们的关注。国际科学史研究院通讯院士胡道静教授还惠赠《穗城并蒂睡莲奇象题记》致贺:“茁发于华南农业大学农史楼庭院池塘内的并蒂红色睡莲,尤亘古未闻之生物史上奇迹也。”

这是周教授从教29年来第一次引发众人对植物花朵变异的关注。他由此开始将兴趣和研究重点逐步转为花卉文化史,追踪花朵变异是其中一个重点。

  有一朵水仙花仅5花瓣,正常花应为6花瓣

今年81岁的周教授多年来已拍摄到各种变异花卉数百朵的照片。其中包括2001年5月、2003年6月、2005年6月分别在华南植物园、华南农大园林中心发现的不少白鹤芋植株肉穗花序变异,有的生出两三枚佛焰苞,有的三支肉穗花序并列合生为一,被10多枚超常量的佛焰苞所包围;2000年4月在云台花园拍到的只有4枚花瓣的粉红扶桑(正常花为5瓣);2001年在广东省花卉研究所找到的五星茑萝植群里的四星茑萝花;2001年2月、2002年11-12月、2005年3月在华南农大园林中心学生水培实验大棚里,多次发现数十株千奇百怪的红掌、粉掌肉穗花序及叶片的变态;2003年、2005年、2012年分别在羊城花市、省花卉研究所发现的红、黄马蹄莲并蒂花的异常现象;2004年发现的4瓣鸡蛋花及2017年发现的6瓣鸡蛋花;2004年2月、3月、2010年3月分别在华南农大成教学院门口发现硕大的变异宫粉羊蹄甲,花蕊数常常是正常花朵的两倍,跟踪考察发现,其花朵寿命也比正常花长两天,还出现不少6瓣、7瓣花(正常花为5瓣);2012年3月26日在华南农大果树中心大棚里发现的并蒂黄非洲菊花、并蒂粉非洲菊花、并蒂向日葵花……

周教授统计,以上花朵变异植物计有11个科28种花木。除了睡莲科红花睡莲,还有百合科的葵百合、橙红百合、香水百合、郁金香,天南星科的白鹤芋、绿巨人、海芋、红掌、粉掌、红/黄马蹄莲,锦葵科的粉花扶桑,旋花科的茑萝,石蒜科的朱顶红、网球花、水仙、韭兰、小韭兰,夹竹桃科的鸡蛋花,豆科的宫粉羊蹄甲、红花羊蹄甲,酢浆草科的紫叶酢浆草、红花酢浆草,兰科的蝴蝶兰。菊科的黄、粉非洲菊、向日葵。他认为由于个人考察地区和时间有限,自然界实际呈现出来的花朵变异,数目显然还要庞大许多倍。

  五星茑萝植群里出现了四星茑萝花,找找看是哪一朵有不同?

连年的观察拍摄中,宫粉羊蹄甲一直是周教授关注的重点。今年春天的赏花季,周教授在华南农大校园里不用费很多精力,也不是天天观察,便又发现了100多朵变异出不正常花瓣的宫粉羊蹄甲。他说:“这种变异现象可以说是越来越频繁与复杂了。虽然植物变异也是进化的一种表现,但真正的植物进化本来需要经历漫长的历史时期,现在这种情形也未免太迅速了。况且我特别留意过华南农大的同一棵宫粉羊蹄甲(之前他曾在此首次发现10个花瓣的硕大花朵),并没有出现同株持续开出变异花的普遍情况,这说明它们花朵变异并不是因为基因突变而导致的。”

B

花朵变异与生态环境密切相关

在发现不少变异花卉后,周教授以广州花市、华南植物园、云台花园、省花卉所、文化公园、华南农大园林中心为重点观察场所,持续记录了植物变异现象。

在2000年4月至2005年6月期间,他发现这里的白鹤芋肉穗花序变异情况明显,约15%的植株生出了两三枚佛焰苞,还有多株绿巨人佛焰苞变形、变双,肉穗花序变矮,佛焰苞脉变绿。在园林中心的学生水培实验大棚里,他发现了数百盆的水培红掌、粉掌等水培植物,有20%的植株肉穗花序出现畸形、怪状,根、茎、叶均生长不良。

  冬天开花的红花羊蹄甲原本只有5花瓣,这朵却与众不同

  春天开花的宫粉羊蹄甲开出了10花瓣的巨型花

因为自己尤其钟爱百合并长期种植,他也十分关注百合花的变异情况。他惊奇地发现,百合的变异简直多到数不清,不少百合都有少瓣、多瓣、多蕊的变异现象,甚至有些雄蕊与雌蕊数量同时出现变异。1999年他在羊城花市上,竟在近百盆百合中一下子就发现了十几朵异常的花。

  仅4花瓣的百合

他不禁严肃地思考起来:百合是典型的鳞茎无性繁殖植物,其后代的遗传性稳定,变异性是极小的,为什么现今频现异花?白鹤芋、绿巨人同样是无性繁殖,为什么花序一反常态地奇花迭现?而一批批水培红掌、粉掌的试验中又为什么会出现高达20%的花序变异现象?

经深入调查,他得知,在园林中心的水培试验是分组进行的,那些培养液都是人工配制的,营养成分、比例也各有配方。按规定,实验者应当定期观测记录并更新培养液,而现状是,显然有人没有认真做到这一点。因为周教授发现,认真执行组的植株生育是正常的,疏于管理组由于植株长期的水分、营养消耗导致培养液成分、比例急剧变化,加之代谢废物的积累,培养液早已失去了生理平衡,许多毒性物质杂存,这些都极大地妨害了植株的正常生育。只需提起植株看一看根系就能发现,那些疏于管理的植物根系都变得短浅、腐烂甚至有黑臭现象——正是这样恶劣的培养环境,令植株濒临衰亡。出现畸形怪状,应该是植株在恶劣生长条件下,所表现出的“呼救”征兆。

  变异的马蹄莲

周教授由此提出,花朵大量出现变异还是要从生态环境中找原因。科学技术是把“双刃剑”。现代科学技术在推动农林园艺业生产力腾飞的同时,已显露出许多严重的缺点和弊端。能源、化肥、农药(包括杀虫剂、植物激素和植物生长调节剂)滥用,不仅导致成本急剧上升,也带来土壤团粒结构破坏、土壤板结的后果。重金属污染、土壤有机质含量降低等一系列问题,工业废水、废气乱排,还导致水源变劣以及严重的空气污染、灰霾不散。而现代园林花卉业为了快速繁育,追求高经济效益,应节庆地催生非时令花卉甚至反季节花卉,便大规模应用组培技术,不惜滥用植物激素、植物生长调节剂,化肥、农药致使本是无性繁殖、遗传性稳定的植物受害,“逼”出变异之花。此外,根据他的一些现场环境考察,比如他发现的那朵4瓣、7瓣鸡蛋花,植株就生长在马路边,长期受高压电线的电磁污染、白炽路灯彻夜不熄的强光刺激,因此这些木本植物的花朵变异,应该还与生长环境的人为破坏有关。他呼吁各相关单位能做出相应调整,尽量减少人为的生态环境破坏。

C

发现花瓣可由叶片转变而来

在观察“奇花”之余,周教授还发现一个有趣的现象——顶生叶呈现花瓣化的变态。

早在2001年时,英国《新科学家》杂志的一篇报道称,有科学家发现,在植物体内有三组基因对形成花朵的过程非常重要,如果使这三组基因不能发挥作用,花朵的花瓣、雄蕊、心皮等部分就都会变成叶子一样的萼片。不过,如果激活叶子里的这三组基因,却并不足以使叶子一定会变成花瓣。墨西哥国家自治大学和美国加州大学圣迭戈分校的科学家则发现,除原来的三组基因外,植物体内还另有三个基因与花朵有关,如果关闭这三个基因,花朵也会变成叶子。他们还发现,如果激活这三个基因中的两个,同时激活早先发现的三组基因,就可以使叶子变成花瓣。他们已经成功地在水芹上完成了这一试验。日本京都大学的科学家也获得过类似的成果。科学家对此进行研究,其实是希望同样的方法在其他植物上也行之有效,以便能培育出全新的鲜花品种。

  周教授在1997年拍到自己种的郁金香有一朵的花萼变异为花瓣

1997年春节时,周教授发现自己种的一棵郁金香,也出现了顶生叶呈现花瓣化的变态。2001年6月他又发现韭兰(红菖蒲莲)苞片变为花瓣状。这些出现苞片变花瓣、生于花萼旁的现象,其实都可以证明花瓣可以由叶片变化而来。

有科学家幽默地说过:“花朵是热恋中的叶子。”周教授认为这很有道理。科学家们一直认为植物的各部分是同源的,花也都是由叶片转化而成的,故统称为花叶。而花萼和花冠是由营养叶转化而成的,雄蕊和雌蕊是由孢子叶即生殖叶(雄蕊是小孢子叶,雌蕊是大孢子叶)转化而成的。故虽为同源,它们也已分化久远了。但如今我们还是能看到特殊情况下,一些叶片异化为花瓣,因此也有人认为这是一种“返祖”现象。

  并蒂郁金香

周教授赏花竟赏出了如此多“奇花”。这是我们很多人未能发现的“意外的美”。赞叹之余,我们也应该反思,自己是否做过破坏环境的事?保护环境,人人有责。

知识链接:

遗传性——生物体的一种属性。指亲代性状通过遗传物质传给后代的能力。也是生物体要求一定的生长发育条件,并对生活条件作一定反应的特性。

变异性——生物体的一种属性。是生物体因环境的改变而同化了新的生活条件之后,能改变自身遗传性的一种特性。通过有性杂交、无性杂交或定向培育,可以动摇旧的遗传性而形成新的遗传性。也有人把变异性区别为表现型的变异和遗传型的变异,认为环境引起的表现型变异是不遗传的,环境引起的遗传型变异是可以遗传的。

编辑:邱邱
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