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【植物】揭开植物睡眠之谜( 二 )

种植知识 植物


另一方面 ， 我们知道顶合欢、缅甸合欢、欧洲合欢分类上属于同一属的植物 ， 故具有共同的生理活性物质 。 这样 ， 控制睡眠运动的生理活性物质因所属而不一样 ， 这说明睡眠运动这种现象是在进化中的某阶段获得的 。
睡眠物质结构
那么 ， 生物钟是怎样控制植物“睡眠运动”的呢?通过对叶下珠每隔4小时采集、萃取 ， 测定其体内的生理活性物质的浓度变化 ， 结果发现 ， “觉醒物质”的浓度几乎全天恒定 ， 而“睡眠物质”的浓度却是白天减少 ， 夜间增加 。 由此通过测定觉醒物质与睡眠物质的浓度平衡与否的变化 ， 可以确定叶片是闭合还是张开 。
专家通过实验 ， 还了解到睡眠物质的浓度变化起因于化学反应 ， 并且彻底查明了叶下珠的睡眠物质由所谓配糖物组成 。 配糖物是由葡萄糖与总称为配质(糖苷中的非糖物)结合的化合物 。
白昼 ， 因为配糖物的葡萄糖被水分分解成非糖物 ， 所以睡眠物质浓度减小而叶片张开 。 一到夜里 ， 葡萄糖再度与非糖物结合使睡眠物质激活 ， 所以叶片闭合 。 即通过葡萄糖与非糖物粘合或分离 ， 起到了叶片开闭运动的开关作用 。 专家认为这个开关由“β—葡萄糖苷酶”控制 。
另一方面 ， 铁扫帚的情形与叶下珠的情形正相反 ， 张开叶片的觉醒物质组成配糖物的结构 ， 一旦到闭合叶片的傍晚 。 觉醒物质被水分解为非糖物 ， 推动了活性 ， 其结果是睡眠物质的浓度相对提高 ， 叶片闭合 。
揭开生物钟之谜
从以上结果 ， 我们能够将由生物钟控制的睡眠运动调节机制归纳如下 ， 即睡眠物质与觉醒物质都是糖苷结合在配基(非糖物)上的配糖物 。 一到某个特定的时间 ， 生物钟让β—葡萄糖苷酶激活加水分解配糖物 ， 结果两活性物质间的浓度平衡发生变化引起睡眠运动 。 再者 ， 专家通过带荧光色素的生理活性物质实验 ， 获知生理活性物质直接作用于植物叶枕部分的运动细胞 。 专家认为各植物的运动细胞膜仅对所属的生理活性物质存在受容器 。 这也说明 ， 不是该植物的生理活性物质 ， 由于没有所属的受容器 ， 所以不起作用 。
让豆科植物“失眠”
那么 ， 豆科植物究竟为什么要睡眠呢?达尔文在《植物的运动》一书中称 ， 是“为了保护身体免受夜间低温的侵袭 ， 采用闭上叶片的睡眠的方法” 。 20世纪70年代生物钟理论权威则认为 ， 是为了防止因月光引起生物钟的复位 。
不管植物“睡眠”是为了躲避夜间的低温还是夜间明亮的月光 ， 这些说法都缺乏实验上的科学依据 ， 也就是说人们一直不能制造出不“睡眠”即不闭合叶片的豆科植物 。 现在科学家终于可以让植物不“睡觉”了 。 他们合成了一种阻碍铁扫帚“睡眠”的物质 ， 将这种物质作用于一株铁扫帚 ， 果然它的叶片就张开了 。 这种植物由此患上了“失眠症” ， 叶片一直张开着 。 由于不睡觉 ， 结果这株植物受到了伤害 ， 两周后完全枯萎 。 这一实验也证明了“睡眠运动”是植物生存不可或缺的生命现象 。
环境和谐型农药
通过豆科植物不睡眠就枯死的事实 ， 以及生理活性物质每种植物都不一样 ， 所以专家认为可以利用植物本来的生物现象开发出环境和谐型农药 。 例如 ， 现在市场上出售的除草剂还达不到对豆科植物无害 ， 仅使豆科的杂草枯死 ， 而所谓睡眠运动阻断剂 ， 就是仅使特定的植物患上失眠症枯死 。
在美国广阔的大豆地里 ， 使用的是“侬多枯”除草剂 ， 但是“侬多枯”对美国角合欢这样豆科的杂草不起作用 。 对此 ， 科学家从生长在日本的同属角合欢取出生理活性物质 ， 合成可导致角合欢失眠症的睡眠运动阻断剂 ， 并将此投放到角合欢上 ， 可以看到第三天就完全枯死 。 并且这种除草剂的使用对大豆庄稼的生长完全没有影响 。 另外 ， 如果延长植物睡眠时间 ， 其水分的蒸发将减少 ， 那么 ， 或许将来能够开发出有一定抗旱能力的庄稼 。

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