科学家发现神奇“僵尸植物”!枯死遇雨秒复活,秘密藏在根部水压里

想象一下,一株植物在干旱季节变得像枯草标本一样干瘪卷曲,看起来完全“死透了”。但只要一场雨降临,短短一两天内,它就能重新舒展叶片,焕发生机,仿佛“死而复生”。这不是科幻电影,而是真实存在于我国云南西双版纳绿石林山顶的一种神奇植物——锈色蛛毛苣苔(Paraboea rufescens)。科学家们最近揭开了它“复活”的秘密,关键竟然在于它根部产生的强大“水压”!

什么是“复苏植物”?

这类拥有“假死-复活”超能力的植物,被称为“复苏植物”。它们能忍受极度干旱,身体里的水分甚至可以降到10%以下(比大多数风干的牛肉干还干!),却不会真正死亡。一旦有水,它们就能迅速“满血复活”。这种本领在地衣、苔藓、蕨类中比较常见,但在我们更熟悉的开花结果植物(被子植物)里就非常罕见了。全球已知的复苏被子植物仅有135种左右,而且其中绝大部分是柔弱的小草。像树木一样有木质化枝干的“复活树”,之前全世界只发现了一种(南非的密罗木Myrothamnus flabellifolia)。

锈色蛛毛毛苣苔的“复活”表演

中国科学院西双版纳热带植物园的付培立博士在读博期间,在绿石林山顶观察到了这种奇特现象:旱季时,锈色蛛毛苣苔的叶子卷缩枯槁,像被火烧过一样;但只要下雨,它就能在极短时间内恢复生机。这让他怀疑:这会不会是第二种具有木质化茎的复苏植物?

为了验证这个猜想,付培立副研究员与国内外多个研究机构的科学家合作,对锈色蛛毛苣苔展开了深入研究。他们模拟干旱环境,让盆栽和野外的植株都变得极度干枯(含水量低于10%),然后给它们“喝水”(复水),并密切监测植物的各项生命指标。

图1 雨季、干季的以及具有较长木质化茎的锈色蛛毛苣苔植株

惊人的“复活”速度与根压的奥秘

结果令人惊叹:

  1. “干尸”也能活: 这些植物确实能在极度脱水后存活。
  2. “复活”神速: 喝水后,叶片含水量和内部“水管”(负责运输水分的导管)的修复能力在48小时内就基本恢复到干旱前的水平!虽然进行光合作用的能力恢复得稍慢一些,但整体“复活”速度非常快。
  3. 根压是关键“引擎”: 最关键的发现在于植物根部的变化。当植物开始“喝水”时,它的根部会产生一股强大的静水压力(根压)。这股压力在复水期间会迅速飙升,最高能达到平时水分充足时的两倍!平均最大值约为19.8千帕(kPa)。这个力量有多大?它足以把水柱推上2米高的地方!

科学家们认为,正是这股强大的根压,在植物“复活”过程中扮演了核心角色。干旱会让植物内部输送水分的“水管”(导管)里进入空气形成栓塞(就像水管被空气堵住了)。锈色蛛毛苣苔根部产生的这股强劲压力,就是快速“冲开”这些栓塞,重新疏通整个植物体内“水路网”的主要动力源。没有这股压力,“复活”过程就不可能如此迅速高效。

图2 水分状况良好(a)和干旱后复水过程(b)锈色蛛毛苣苔植株根压和(c)叶片展开情况的动态变化。图a和b中,阴影部分表示从晚上19:00点至第二天早上7:00。

意义重大的发现

这项研究意义非凡:

  • 确认身份: 它确凿地证明了锈色蛛毛苣苔是一种真正的复苏植物
  • 世界第二: 它成为了全球第二种被发现的具有木质化茎(类似小灌木)的复苏植物。
  • 揭示机制: 它首次明确指出了根压在复苏植物“复活”过程中扮演着至关重要的“引擎”角色,为解决栓塞、恢复水分运输提供了核心动力。

结语

这项研究不仅为我们增添了一个神奇的植物界“复活者”案例,更重要的是揭示了生命在极端干旱环境下顽强生存的一种独特策略——依靠强大的根部水压快速修复自身。这项由中国科学家主导的研究(成果发表在植物学知名期刊AoB PLANTS上),让我们更深入地理解了植物的生存智慧,也为未来研究植物抗旱机制提供了新思路。

作者:付培立

新闻稿源:http://xtbg.cas.cn/2022/kxyj01/kydt_1/202208/t20220829_6505247.html

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