走在小區、庭院或者馬路街頭，我們(men) 常常能看到月季花牆或綠籬。這堵“牆”既是城市漂亮的景觀，又起到了一定的隔離作用。

圖片來源：veer圖庫

之所以用月季花來作防護牆，不僅(jin) 僅(jin) 是圖它們(men) 好看，還因為(wei) 它的花枝上分布著大大小小的刺。

而自然界中，帶刺的植物非常普遍：帶刺的玫瑰、路邊的刺籬、窗台上的仙人掌……一不小心，它們(men) 就都有可能成為(wei) 刺傷(shang) 人的“元凶”，這時你可能不禁抱怨：“煩死了，好好一枝花，怎麽(me) 長這麽(me) 多刺呢？”

其實植物和人一樣，不會(hui) 平白無故長成“刺頭”，一定是經曆過一些不為(wei) 人知的故事......植物長刺的原因，我們(men) 就先從(cong) 刺的用途說起。

植物長刺為(wei) 哪般？

說到長刺的原因，防禦功能一定是大家最先想到，這也是刺最為(wei) 直接的用途，然而不僅(jin) 僅(jin) 如此，自然界千變萬(wan) 化，植物也麵臨(lin) 著各種生存考驗，因此根據生長環境的差異，不同植物的刺有不同的用途。

1. 避免被動物啃食，具有警戒作用

植物不能走、不能跑、也不能飛，遇到敵人時，刺就是一種保護自己的有力武器，如此可以避免大型動物或昆蟲的啃食。

像刺楸、月季、刺五加、酸棗等植物，它們(men) 的枝幹上都布滿著長短不一的尖刺，尤其是月季，它的花朵外層的萼片，也特化成帶刺的模樣，盡管軟趴趴不堪其用，但是能從(cong) 外觀上嚇唬一下那些貪吃的小蟲子。

圖1:月季的莖幹（圖片來源：張莉俊拍攝） ；圖2：月季的萼片（圖片來源：張莉俊拍攝）；圖3：刺楸的樹幹

還有一些植物的刺帶有鮮豔的顏色，能夠發揮一定的警戒作用，如仙人掌科、大戟屬和蘆薈屬等。

2. 有效應對幹旱脅迫

除了用作防身，很多植物的刺還是適應環境的一種有效“工具”。

眾(zhong) 所周知，仙人掌類植物一般生活在沙漠地區，沙漠大多高溫少雨，要想在這種惡劣環境下生存，植物們(men) 都得“想”盡辦法。

因此，一些植物就把葉子變成針刺狀，這樣可以有效減少蒸騰麵積，降低植物體(ti) 表麵的蒸騰作用，保存體(ti) 內(nei) 的水分，從(cong) 而得以在幹旱的沙漠環境中生存下來。

例如金虎、茶柱等，它們(men) 的外圍幾乎完全被刺包裹起來，成了一個(ge) 刺球，此外，還有諸如枸杞、沙棘等植物，它們(men) 的刺也是源於(yu) 幹旱環境的脅迫。

圖1：金虎  （圖片來源：張莉俊拍攝）；茶柱（圖片來源：張莉俊拍攝）；枸杞

3. 有力的攀爬工具

對於(yu) 一些沒有卷須也沒有吸盤的攀緣植物來說，刺也是它們(men) 進行攀爬的有力工具。例如杠板歸在枝條、葉柄和葉脈上長滿了鉤刺，這些密密麻麻的刺能夠鉤住樹幹、枯枝，甚至沿著石壁向上生長。

杠板歸

還有木香花、菝葜等，隻要找到可以依靠的對象，它們(men) 就會(hui) 不停地攀爬。

菝葜

4. 滿足繁衍需求

植物走不了路，多數時候要借助外力實現種子傳(chuan) 播。這時候刺就派上用場了。

最典型的就是蒼耳和竊衣，它們(men) 的種子長滿了刺，更方便粘在動物的身體(ti) 或人的衣服、頭發上進行傳(chuan) 播，同時也將種子傳(chuan) 播得更遠。

蒼耳

每到秋天，狼尾草植株的基部便會(hui) 長出一根根漂亮的“尾巴”，這根尾巴上的種子上都長有刺毛，刺毛上有極小的刺，能夠粘附在衣物或皮毛上，狼尾草就能夠通過這種方式有效傳(chuan) 播種子。

狼尾草（圖片來源：veer圖庫）

在肉眼可見的範圍之外，很多靠昆蟲傳(chuan) 粉的植物花粉上也分布有毛刺，同樣也是有利於(yu) 附著在昆蟲的身體(ti) 或者體(ti) 毛上，提高傳(chuan) 粉效率。例如木槿的花粉粒就帶有密密麻麻的刺。

木槿的花粉形態

（圖片來源：參考文獻[4]）

長刺其實是…植物變態！

這麽(me) 說來，刺是植物保護自己的一種手段，那既然刺的功能如此強大，為(wei) 什麽(me) 有的植物有刺，有的植物又沒刺呢？刺是怎麽(me) 產(chan) 生的呢？

原來，自然界中，植物為(wei) 適應環境變化，營養(yang) 器官原有的功能會(hui) 發生改變，從(cong) 而導致植物形態和結構的改變，這種改變稱為(wei) 變態——別想歪了，此“變態”非彼“變態”。

變態在植物中很常見，蘿卜、胡蘿卜的肉質根是根的變態，蓮藕的根狀莖、大蒜的鱗莖則是莖的變態。植物的刺也是一種變態，但是不僅(jin) 僅(jin) 是一個(ge) 器官的變態，按照發生部位可以分為(wei) 葉刺、莖刺和皮刺。

1. 葉刺

葉刺是泛指，可分為(wei) 兩(liang) 種情況：一類是是由葉變來的，屬於(yu) 真正的葉刺，例如大家熟悉的仙人掌，它的葉片變成了針狀刺，從(cong) 而減少水分的蒸發起到很好的保護作用。還有小檗屬植物上的刺，也是葉的變態產(chan) 生的。

細葉小檗的刺由葉變態而來

另一類是葉片某一部分發生變態而產(chan) 生的，例如托葉、葉柄、葉脈、葉緣等部位變成了刺狀。比如刺槐的刺是由托葉變化而來，葉柄兩(liang) 側(ce) 原本是兩(liang) 片小托葉，為(wei) 了避免敵害，托葉變成了硬刺。

刺槐的刺由托葉變態而來

而葉脈演變成的剌則往往長在葉麵，而且數量很多，例如兩(liang) 麵針和薊類植物的剌都屬於(yu) 這種刺。

兩(liang) 麵針的刺由葉脈產(chan) 生

葉緣刺是像構骨、十大功勞等葉緣變成了刺狀。構骨的刺雖然細小，但是非常堅硬，鳥兒(er) 們(men) 十分懼怕，因此構骨又有“鳥不停”的別名。

構骨的葉緣刺

2. 莖刺

莖刺則是莖變態產(chan) 生的刺狀物。莖刺由腋芽發育而成，一般著生在葉腋處，發生部位始終固定。莖刺通常質地堅硬、木質化程度高，因為(wei) 刺內(nei) 與(yu) 莖內(nei) 的維管束相連，所以導致莖刺不易脫落和折斷。

山楂、皂莢上的刺均為(wei) 莖刺。皂莢的刺十分有趣，它能夠產(chan) 生分枝，每個(ge) 分枝又會(hui) 長成一枚枚的利刺。皂莢有了刺的保護，敵人自然就離得遠遠的了。

皂莢的枝刺

3. 皮刺

皮刺，是植物的表皮或皮層形成的尖銳突起，常分布於(yu) 植物的莖、葉、果實等部位。表皮毛幾乎存在於(yu) 所有陸生植物的表麵，而皮刺是一種特殊形態的表皮毛。

皮刺來源於(yu) 表皮，生長的位置不固定，在植物體(ti) 上的分布較為(wei) 廣泛。皮刺質地柔軟、木質化程度低、易脫落且脫落斷麵平坦光滑。如玫瑰、薔薇、月季、刺楸、刺五加、花椒、虎耳草等植物的莖上均散生許多皮刺。

皮刺不僅(jin) 分布在植物的莖或枝上，許多植物的葉柄、葉片和果實上也著生許多皮刺。例如板栗果實上長得密密麻麻的刺，就是皮刺。臭椿的幼枝及葉柄上布滿了皮刺，懸鉤子的葉柄和葉背麵著也生有許多小的皮刺。臘梅葉子的表麵覆蓋著的一層細小的倒勾刺、茄子萼片上的刺、蒼耳、曼陀羅果實上的刺均屬於(yu) 皮刺。

圖1：板栗；圖2：曼陀羅

所以，長在莖上的刺不一定都是莖刺，也有可能是皮刺，長在葉上的刺類型就更多了，需要根據刺的部位、形態等進行仔細地區分。

刺不光紮人，也可以幫忙

在被荊棘劃傷(shang) 小腿、被鮮花紮傷(shang) 手指的時候，你可能會(hui) 抱怨這些植物上的刺，但刺隻是這些植物能更好生存的方法罷了。實際上我們(men) 生活中也離不開這些刺的幫忙。

1.作為(wei) 刺籬保護財產(chan)

具刺植物往往被用作圍園防護植物，如造甲刺、枸骨、欏木石楠、馬甲子、鳳尾蘭(lan) 、柞木、歐洲刺葉冬青、刺桂、枸橘（枳）、蠔豬刺（三顆針）、紫葉小檗、貼梗海棠、火棘、薔薇、月季、葎草等植物，常常被人被栽植在在庭院或菜園子周圍，用作籬笆，以防止野獸(shou) 或家畜踐踏莊稼。

上海辰山植物園的月季花牆既起到了隔離作用，又成為(wei) 漂亮的景觀

（圖片來源：

https://new.qq.com/omn/20200508/20200508A02STS00.html?pc）

2. 觀賞價(jia) 值

在園林設計中，可以精心挑選一些枝幹上、葉上或者花、果上帶刺的植物，建成植物專(zhuan) 類園的形式供公眾(zhong) 欣賞。人們(men) 能夠從(cong) 這些帶有危險性的植物中獲得一些刺激和興(xing) 奮，使遊園過程更加有趣。管理方和科普工作者也可針對有刺的植物開展科學教育，讓公眾(zhong) 認識了解這些植物。

3. 藥用

一些植物的刺還可以作藥用。比如皂莢刺中含有酚酸、黃酮、氨基酸和三萜類物質等，具有多種藥理活性，比如：抗菌、抗過敏、抗凝血、抗腫瘤、免疫調節等作用。

還有研究結果表明，皂角刺黃醇提取物可以提高肉仔雞免疫器官重量和淋巴細胞轉化率，對其生長具有顯著促進作用。

別看刺張牙舞爪，其實還得受基因控製

刺的出現本身就與(yu) 環境緊密相關(guan) ，因此環境對植物刺的發育也產(chan) 生重要的影響。

有學者研究表明，人類的放牧可使刺地榆和多刺金雀花產(chan) 生更多的刺；生活在蔭蔽環境可使鷹爪花刺的數量增多，有利於(yu) 鷹爪花攀緣；土壤濕度也會(hui) 影響刺的發育，濕度越低，黑果枸杞的莖刺也會(hui) 變得越堅硬。 

除此之外，對植物刺的基因研究也取得了很多的進展。研究者在玫瑰克隆中得到了控製刺形成的基因，還找到了控製菠蘿葉刺形成的基因。

在對刺梨的研究中，研究者發現刺梨果實上的皮刺是由等位基因控製的。等位基因就是位於(yu) 一對同源染色體(ti) 相同位置上控製同一性狀不同形態的基因——還記得生物課本上的豌豆嗎？等位基因就如控製高莖、矮莖豌豆的有顯性遺傳(chuan) 因子D和隱性遺傳(chuan) 因子d，那麽(me) 它們(men) 不同的結合會(hui) 有不同的性狀表現。

高莖豌豆與(yu) 矮莖豌豆雜交實驗的分析圖解

（圖片來源：《生物2 》，人民教育出版社）

然而有刺和無刺這一對性狀，受兩(liang) 對基因互作，即積加作用。兩(liang) 種顯性基因若同時存在，果實刺則硬，單獨存在時果實刺則軟，兩(liang) 對隱性基因同時存在時果實無刺。不過，刺梨果實的無刺型還有可能是由有刺型芽變產(chan) 生的，芽變的植株多數是通過無性繁殖才能保留性狀。

還有專(zhuan) 家聯合采用生物信息學手段和分子生物學技術，在花椒中篩選出10個(ge) 皮刺分化的相關(guan) 基因。還通過采用轉基因技術，將萵苣中刺的相關(guan) 基因敲除，萵苣的刺就消失了。野生種生菜的莖刺較多，但在栽培過程中這種性狀卻消失了，這可能與(yu) 相關(guan) 基因突變有關(guan) 。

對於(yu) 一些經濟作物來說，刺沒有太多的存在意義(yi) 。因此科學家們(men) 在對有刺開展研究的基礎上，選育出不少少刺或無刺的經濟植物品種，如無刺冬青、無刺花椒、無刺月季、無刺黃瓜和無刺沙棘。這些沒有刺的植物，給我們(men) 的生活帶來了諸多的便利。

無刺水果小黃瓜

（圖片來源：veer圖庫）

近年來研究者們(men) 對刺的關(guan) 注度日漸提高，在宏觀和微觀上對刺的研究都有新的進展，為(wei) 刺的利用奠定了一定的理論基礎。然而有關(guan) 刺的生理生化和分子生物學方麵研究還比較匱乏，對刺的形成機理還不係統和完善，因此未來還有很多空白需要科學家們(men) 通過不斷努力來填補，相信不久的將來，更多具刺的植物會(hui) 得到開發和利用。

總體(ti) 來說，植物長刺的背後有複雜的原因，也不是成心想紮人。刺還是好刺，就看我們(men) 怎麽(me) 利用了。不過還是要提醒一下，麵對長刺的植物，我們(men) 還是小心為(wei) 妙！

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作者：張莉俊

單位：中國科學院武漢植物園

文章首發於(yu) 科學大院，僅(jin) 代表作者觀點，不代表科學大院立場

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