为什么植物根朝下茎朝上生长

一直以来，科学家们都很好奇：是什么力量促使植物选择根朝下、茎朝上的生长方向呢？

直到上世纪20年代，美国植物生理学家弗里茨·温特从一个实验中才找到一丝答案。他将一株植物的胚芽鞘放在一个黑暗的屋子中，然后用一支手电筒给胚芽鞘的一面提供"阳光"，而另一面则完全处于黑暗中。一天一夜后，胚芽鞘的形状弯成了一把弓，而弓隆起的方向，正是手电光照射的方向。也就是说，这株植物的胚牙鞘受到遮阴的部分生长加快，而受到手电光照射的部分则生长明显变慢，从而导致了"弓"的形成。

实验表明，是光照给了胚芽鞘刺激，左右了它的生长。于是，弗里茨·温特再对胚芽鞘进行研究，几个月后，从胚芽鞘中分离出一种化合物--"植物生长素"。 弗里茨·温特发现，这种植物生长素具有促使植物生长的功能，由此他认为，植物的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。当植物受到外界的刺激也就是光照的刺激时，植物组织下部也就是根部的生长素含量会大大增加，于是就使植物的根朝下生长，而茎则朝上生长了。

后来，美国俄亥俄州立大学的植物学家迈克尔·埃文斯又有一个新发现：无机钙也能影响植物的生长方向。他在研究中发现，在植物的弯曲生长过程中，无论是根的尾部还是芽的尖部，都存在着含量很高的无机钙。因为植物的根冠有着极为丰富的含淀粉体的细胞，而淀粉体就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。这说明，无机钙对植物生长方向有着不可忽视的重要作用。

那么，既然淀粉体内有许多无机钙，而无机钙又能在植物体内来去自如，除了重力之外，又是哪一种力量使无机钙如此方便地上下移动呢？再后来，美国得克萨斯州立大学的研究人员斯坦利·鲁通过研究发现，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。于是，斯坦利·鲁得出结论，由于细胞的极性带动钙的移动，从而导致植物茎干向上伸展，而根则朝地下延伸。

到底是哪一种因素控制了植物的生长方向？目前的科学研究，显然还没有给出一个确定的答案。揭开植物生长方向的秘密，是否会促使一项新技术的诞生，并且让人类从中受益？实则，这也正是让植物学家们最感兴趣的地方。（来源：网易网）

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2022-05-21 22:06:36