《花朵的祕密生命》:植物擺弄自己的性器官或是轉換性別,為的是要避免自花授粉

《花朵的祕密生命》:植物擺弄自己的性器官或是轉換性別,為的是要避免自花授粉
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我們想讓你知道的是

大多數的花把自體受精當作備用方案。但對有些花而言,這是常態。這類花通常生長環境嚴苛多變,必須在很短時間內開花,然後就會死亡。它們往往體型小,沒什麼顏色、香味,看起來也許顯得青澀,好像還沒發育完全。

文:蘿賽(Sharman Apt Russell)

花間情事

三葉天南星打算要變性。紫羅蘭有個心事。蒲公英正得意洋洋。水仙已經意亂情迷。製造了百萬個種子後,蘭花終於滿意了。吊鐘花還不滿足,彎下它的柱頭去碰花粉。三色堇抬起陰門般的臉朝向天空,滿懷期待地等候著。月見草關心的只有一件事——也不過就是那檔子事。

在花園裡散趟步簡直會讓人臉紅。

大約百分之八十的花都是雌雄同體的,既是雌性也是雄性。傳粉是要讓位於花藥的花粉轉移到柱頭;當來自花藥的精子和位於子房的卵子結合時,受精就產生了。雌雄同體的兩性花很容易就可以讓自己傳粉和受精,然而它們大部分都不會這樣做。相反地,它們盡量跟其他同種花卉的花粉和卵子雜交育種:我要這個,那個給你……沒錯,就是這樣。

性,尤其是好的性,都跟異體受精脫離不了關係。為什麼?

到底為什麼要有性的存在?

就個體和子孫而言,無配子生殖簡單多了;不須要考慮雄性或雄性器官的存在,投資減少了一半,更不須要耗上那麼多時間和精力,儘管去繁殖就好了。

在有性生殖的族群中,無性生殖的突變種占很大優勢,能迅速繁衍,最後取代原先的族群;在無性生殖的族群中,有性生殖的突變種很吃虧,沒多久就會絕滅了。

性究竟有什麼好處?科學家仍舊苦思著。

不過,他們已經提出一些理論。

當細胞準備分裂時,細胞中的基因會開始複製。在複製過程當中,偶然的變化或差誤可能會有害,甚至會致命;但是當個體得到的基因組是來自父母雙方,危險的突變就可以被中和,因為正常的基因形式通常會取得主導,突變也就不會表現出來了。在無性生殖中,每代的有害基因會一直累積下去。

另一方面,來自不同親代的基因重組,也造成更多樣的後代。根據天擇的原則,基因重組的結果必須要對子代有直接的利益。在多樣的世界裡,多樣的子代較有生存下去的機會。

最後,有個理論是著眼於性的長程結果。有人認為,天擇並不會因為性或異體受精有利於物種延續,而偏好它們;天擇並不在乎物種的存亡。不過性和異體受精對物種的確是有利的,因為它能防止有害突變的堆積,同時促進族群本身的多樣性。當天氣變冷、傳粉者消失、新的疾病襲擊時,這樣的族群當中可能有些個體仍能存活,並繼續繁殖下去。就長遠眼光來看,有幸得以有性生殖的物種(即那些因複雜因素,拒採無性生殖的物種),可能就是最後的贏家。

這些都還是理論,但你已然信服。你認定該有性,認定該採取異體受精。

首先要做的事,是要避免你的柱頭被花粉粒阻塞住。

有些花,例如飛燕草,會在不同時間有不同的性器官。就像換著異性服裝一般,它會經歷一個雄性的階段,讓花藥製造花粉。幾個小時或幾天後,它會進入雌性的階段,柱頭準備好要接收花粉了。西番蓮在這個時候,則會彎下柱頭,採後仰姿勢靠在自己的花藥之間,這樣就離有如色彩繽紛的馬賽克般的花瓣更近了,離傳粉的蜜蜂也更近了。

也有些花的順序剛好相反,先是柱頭,才是花藥。

花也會隔開自己的各部位。很多花的柱頭會高高升起,遠離環繞的雄蕊。昆蟲先是落在柱頭上(這是個好落點),卸下它帶來的花粉後,再繼續到花瓣間搜尋採集新的花粉。岩薔薇的花藥則是對觸碰很敏感,一旦傳粉者來過之後,花藥就會朝柱頭的反方向倒下。

這些器官的位置可是經過精心設計的。

有些植物和動物一樣,有兩性的分別。雄性柳樹的花只有雄蕊,雌性柳樹的花只有柱頭。槲寄生有男有女,咬人貓、白楊、冬青也都是有先生有小姐。這種部位分隔形式是最鮮明的。

有些植物的花雖有雌雄之分,但兩性都存在於同個花序裡;也有些種類除雄花、雌花之外,還會多一種兩性花,三者混生在同一個花序裡。

植物擺弄自己的性器官或是轉換性別,為的是要避免自花授粉。

也有少部分的植物能夠選擇自己的性別。一株歐洲楊梅可以第一年只長雌性花,第二年只長雄性花。它不是三心兩意,而是針對土壤的含水量和養分,還有光線和溫度做出反應。一般而言,雌性花需要較充足的養分及時間去孕育果實;所以在生長條件不佳時,植物自然會決定要當雄性。

幼年的三葉天南星植物通常在第一季都是雄性的。當它成長茁壯,存了足夠的澱粉後,它才會考慮試試更有挑戰性的雌性角色。

傳粉時,花粉粒會落在黏黏的柱頭上,吸收水氣、漲大裂開,長出一根花粉管。管子會穿破柱頭,往下一直生長到花柱,而管內的兩個精子就這樣被送到了子房。

受精時,其中一個精細胞跟卵結合,以形成種子的胚。另一個精細胞則跟另外兩個卵細胞結合,成為胚乳,將來供給胚營養。有了這種「雙重受精」,種子有足夠的食物來源,得以快快成熟。這種受精方式讓開花植物相對於隱花植物,占了很大的便宜,同時讓人類得以享用各種可食的果實及種子,於是有了農業的產生。

花的自體受精有時是無可避免的。有時會有意外,風可能吹錯方向,蜂不一定都照規矩來。然後,事情就這樣發生了。

不過,即使在這個時候,有些花仍能阻止自體受精。許多禾草的柱頭認出一個太過熟悉的花粉粒時,會阻止花粉管的生長;月見草會在靠近柱頭處就把它攔住。百合、罌粟則把這管子引到花柱的更深處,讓它衝過頭。對紅色躍升花來說,即使花粉管能深入花柱,到達子房,甚至已使卵受精,此受精卵還是會被吸收掉。以上這些花是自交不親和的。


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