自然科普:進擊的“葉子”
發布時間:2021-08-16
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出品:科普中國

製作:中科院武漢植物園

“似花還似非花也”的除了漫天招搖的柳絮楊絮,還有自然界中許多奇奇怪怪的“花”,比如......

圖片

這幅圖,疑惑嗎?費解嗎?

這是...花?還是...葉子?

科學家們(men) 把這種“花葉之子”稱作“苞片”。

苞片究竟是個(ge) 什麽(me) 東(dong) 西?跟著大院er,增加奇(沒)怪(用)的星空体育官网入口网站吧~

非花非葉,苞片藏在哪?

原本植物的根、莖、葉、花、果實各種器官應該各自行使自己的職責,有著各自的識別特征,但是有些植物由於(yu) 長期受到環境的壓力,致使形態結構發生了顯著變異,表現出了異常生長的現象,生物學中被稱作變態。

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。一般地,葉會(hui) 變態成刺、葉卷須、鱗葉、苞片等。

圖片圖片來源:《植物學》

今天我們(men) 要介紹的主角就是苞片。

那麽(me) 苞片的位置在哪裏呢?它是生於(yu) 花序下或花序每一分枝下或花梗基部下的變態葉。苞片多數聚生在花序外圍呈輪狀緊密包圍花序時稱為(wei) 總苞,著生於(yu) 花梗上的或花萼下的變態葉則稱為(wei) 小苞片。

圖片花序的結構

似花似葉,大家來“找茬”

苞片,又像花又像葉子,那麽(me) 到底怎麽(me) 在一株植物上找到“苞片”?

苞片、萼片和花瓣,傻傻分不清

苞片和萼片都在花冠的外方,有的植物的苞片或萼片特化成鮮豔顏色的花瓣狀,成為(wei) 了引人注目的主角,到底如何區分苞片、萼片和花瓣呢?

No.1

看位置

萼片和花瓣都是花器官的組成部分,花瓣組成花被,而花萼位於(yu) 花被的外麵,起著保護花蕾的作用;苞片的位置一般在花萼的下方或外方,因為(wei) 苞片是葉的一種變態類型,所以位置距離花朵會(hui) 相對遠一些。

No.2

看數目

花萼的數目通常固定,一般是3、4、5或其倍數,而花瓣和苞片的數目不定,在不同植物種類中有所區別。

比如以紅掌為(wei) 代表的天南星科植物的苞片有1枚,往往很大,顏色鮮豔,稱為(wei) 佛焰苞。

圖片紅掌的佛焰苞 (圖片來源:中科院武漢植物園)

珙桐的2或3枚苞片形如鴿子的翅膀,所以珙桐又叫鴿子樹。

圖片珙桐的苞片(圖片來源:中國植物圖像庫)

魚腥草有4枚白色花瓣狀的總苞片,有助於(yu) 吸引昆蟲進行傳(chuan) 粉。

圖片魚腥草的總苞(圖片來源:中科院武漢植物園)

No.3

看形態

通常情況下,植物花瓣的形態最明顯,也最容易識別,但是有的植物花瓣小、顏色淡,甚至沒有花瓣的情況也是存在的;花萼一般較小,常呈綠色或紫紅色,當然也有一些植物的花萼呈花瓣狀,比如鐵線蓮最漂亮的部位是花萼,還有玉蘭(lan) 、鳶尾、鬱金香等的花萼呈花瓣狀,此外還有少數植物沒有花萼也沒有花瓣,屬於(yu) 無被花,也叫裸花,像楊樹等,後麵這兩(liang) 種情況都屬於(yu) 少見的特殊情況。

苞片的形態則比較多樣,由於(yu) 不同物種苞片的形態數量均不同,所以苞片成為(wei) 種屬鑒別的特征之一。

“葉” “片”終有別

苞片與(yu) 葉有著共同的祖先,所以有相似的地方,又有著明顯的不同,那到底變化在哪裏呢?這裏以珙桐為(wei) 例具體(ti) 分析苞片和葉子的不同。

珙桐(Davidia involucrata)的苞片讓珙桐獲得了“北溫帶最美樹木”的桂冠,受到了世人無盡的讚美。珙桐的花朵很小,由許多雄花和一朵雌花或兩(liang) 性花組成一個(ge) 直徑約2厘米的紫色球形頭狀花序,與(yu) 眾(zhong) 不同的是在珙桐的花序基部有2或3枚大如手掌的大型苞片。

圖片珙桐(圖片來源:中國植物圖像庫)

珙桐花盛開時,潔白的苞片猶如鴿子的雙翅,微風習(xi) 習(xi) ,成群的白鴿展翅欲飛,此情此景,令人心醉,“鴿子樹”由此得名。

珙桐的苞片與(yu) 葉片相似,但是顏色又個(ge) 性十足,也受到了植物學家的關(guan) 注,開展了係列研究。

在發育過程中,珙桐苞片的形態結構與(yu) 葉片存在一定差異,苞片發育最初階段與(yu) 普通葉片形態差異小,色差小,之後逐漸與(yu) 葉片顏色出現明顯差異,葉綠素含量逐漸降低,表現為(wei) 逐漸變為(wei) 淺綠色,最後成為(wei) 白色。

圖片珙桐苞片的各個(ge) 生長時期變化

(圖片來源:參考文獻2)

此外,珙桐不同階段苞片組織結構由不完整逐漸發育完整,各組成結構由鬆散、低分化程度變得緊實且分化明顯。區別於(yu) 苞片的結構,珙桐葉片的表皮毛結構明顯,各結構和組織分化程度高。因此珙桐苞片與(yu) 葉片在組織結構上存在一定差異。

圖片苞片Ⅰ期(10×20) 苞片Ⅱ期(10×20)

圖片苞片Ⅲ期(10×20) 苞片Ⅳ期(10×20)

圖片幼葉 中葉 成葉

珙桐苞片與(yu) 葉片不同時期橫切麵冰凍切片圖

(圖片來源:參考文獻2)

雖然珙桐苞片與(yu) 葉片的萌發時間基本一致,但是苞片的生長期大約為(wei) 23天,而葉片為(wei) 200天,苞片20多天的生長量要超過葉片200天的生長量,可見苞片具有很高的生長速度。該研究結果表明,苞片生長過程中,控製苞片的內(nei) 源激素(脫落酸ABA與(yu) 生長素IAA)的變化起到了關(guan) 鍵性的作用,變化規律區別於(yu) 葉片的激素變化。

科學家克隆了珙桐苞片中的優(you) 勢表達基因DiASR1,該基因可能通過誘導苞片中葉綠體(ti) 的退化參與(yu) 苞片的發育過程,不僅(jin) 可以調控植物的生殖發育,使植物提前進入生殖生長,而且能導致一定程度的白化。該基因在珙桐苞片發育過程中高量表達,在幼葉中表達量也較高,而在成熟葉、根等其它器官表達量較低,表明珙桐苞片與(yu) 葉片在基因層麵也產(chan) 生了變化。

研究表明苞片與(yu) 葉片已經有了本質的區別,而且這些變化跟苞片的功能有關(guan) ,我們(men) 這就聊聊苞片到底有哪些功能。

花葉雙全,要苞片有何用?

苞片大概有四大功能:

No.1

保護花芽

苞片也叫花苞片,古籍中稱“籜”或“小包衣”,是指花梗基部那片變態的葉,花從(cong) 其腋部長出,因此苞片的首要任務是保護繁育器官——花芽。花芽能否順利發育成花朵,完成繁育功能,苞片起到了關(guan) 鍵性的作用。

例如山薑的苞片在保護山薑花序開放後就退出曆史舞台,逐漸枯萎凋謝了。

圖片山薑保護花芽的苞片

(圖片來源:中科院武漢植物園)

No.2

吸引傳(chuan) 粉者

有些植物的花瓣天生比較小,很難吸引傳(chuan) 粉者,苞片除了保護花芽外,還進化出了鮮豔的色彩和突出的形態,能夠與(yu) 花瓣協同(甚至代替花瓣)實現吸引傳(chuan) 粉者,從(cong) 而確保完成有性繁殖的過程。

除了上麵提到的鴿子樹之外,嘴唇花(Psychotria elata)也是非常有意思的一種植物。

圖片性感誘人的嘴唇花

(圖片來源於(yu) 中國自然植物標本館)

嘴唇花形似嘴唇的紅色部分並非真正意義(yi) 上的花瓣,而是花朵的苞片,顏色呈鮮紅色,在鮮綠葉子的襯托下,特別美豔可愛,不少人看到圖片都驚歎竟有這樣的植物,是不是假的?

事實上,嘴唇花是一種爵床科(Acanthaceae)蝦衣花屬植物,常綠蔓狀半灌木,可以很確定地說它那誘人的嘴唇是天生的。

圖片嘴唇花的花(圖片來源:環球網)

No.3

保護花序

有的植物苞片除了以上功能之外,還可以保護花序免受降水和太陽輻射的影響,甚至還有保溫的功能,尤其高山上的植物,麵臨(lin) 著強烈的紫外線和極度低溫的困難,苞片就發揮著重要的作用。以雪蓮、塔黃等為(wei) 代表。

雪蓮花(Saussurea involucrata),菊科(Asteraceae)風毛菊屬的多年生一次結實的草本植物,一般生長在海拔約2500米-4000米的山地。雪蓮花作為(wei) 中草藥,被譽為(wei) “藥中極品”,極負盛譽。不僅(jin) 如此,雪蓮花本身具有攝人心魄的美感,令人著迷,金庸在《書(shu) 劍恩仇錄》一書(shu) 中寫(xie) 到,“隻見半山腰裏峭壁之上,生著兩(liang) 朵海碗般大的奇花,花瓣碧綠,四周都是積雪,白中映碧,加上夕陽金光映照,嬌豔華美,奇麗(li) 萬(wan) 狀。”

圖片雪蓮(圖片來源:中國植物圖像庫)

其實,金庸先生描述的花瓣並非是花瓣,而是雪蓮花的總苞,10餘(yu) 片大型苞片微透明,淡黃綠色,邊緣或全部紫褐色,盛開時,如大朵蓮花。雪蓮花能夠在嚴(yan) 寒及空氣稀薄的環境下頑強生長離不開美麗(li) 總苞的嗬護,總苞就像母親(qin) 的子宮,嗬護著球狀花序的生長。

白天陽光明媚時,雪蓮花的苞片會(hui) 向四麵張開,讓上百朵紫紅色的小花享受陽光的溫暖;到了夜晚,外部氣溫驟降,它們(men) 又緊緊抱合,保證花朵周圍較高的溫度,就像置身於(yu) 自建的溫室裏麵。

此外,塔黃(Rheum nobile)、白苞筋骨草(Ajuga lupulina)等許多高山植物依靠大型苞片的覆蓋或包被,使花朵或花序得到了一個(ge) 較溫暖和穩定的生長發育環境,保護了花朵或花序的生長、傳(chuan) 粉和受精。

圖片塔黃(圖片來源:中國植物圖像庫)

圖片白苞筋骨草(圖片來源:中國植物圖像庫)

No.4

散發熱量

有的苞片在開放過程中還能散發熱量,有助於(yu) 氣味的傳(chuan) 播,從(cong) 而吸引傳(chuan) 粉者。比如臭菘和巨魔芋。

臭菘(Symplocarpus foetidus),天南星科(Araceae)臭菘屬的“獨生子”,別稱黑瞎子白菜,我國分布於(yu) 東(dong) 北黑龍江、鬆花江和烏(wu) 蘇裏江流域的潮濕森林和沼澤地。臭菘開花非常奇特,不僅(jin) 散發出濃烈的臭味,還會(hui) 發熱,溫度比周圍環境溫度高出20-25℃,科學發現,溫度的升高更有利於(yu) 花的氣味散發。

圖片臭菘(圖片來源:中國植物圖像庫)

花開初期,“開路先鋒”佛焰苞充當著“保護傘(san) ”的角色,保護著花序逐漸展露、盛開。待花序完成綻放後,臭菘佛焰苞的任務還沒有結束,它將繼續充當“熱反射器”,利用它的弧形結構,將花序產(chan) 生的吸引喜臭昆蟲的臭氣隨著熱量定向反射到更遠的距離,吸引昆蟲前來傳(chuan) 粉。

巨魔芋(Amorphophallus titanum),天南星科魔芋屬植物,具有世界上最大的不分枝花序,並散發一股類似屍臭的味道,故又被稱為(wei) “屍花”、“屍臭魔芋”。巨魔芋的花序開放時,佛焰苞內(nei) 側(ce) 和肉穗呈絳紅色,使整個(ge) 花序看上去像個(ge) 有著巨大傷(shang) 口的動物軀體(ti) ,令人覺得異常恐怖。

圖片巨魔芋(圖片來源:中國植物圖像庫)

此外,和臭菘類似,巨魔芋的肉穗花序開放時溫度更高,能維持著大約36℃的“屍體(ti) 餘(yu) 溫”,在佛焰苞的包裹和加持作用下,臭味可以傳(chuan) 播的更遠,成為(wei) 那些嗜臭昆蟲無法抵禦的誘惑。

大觀園:“苞片”植物覽

最後,我們(men) 來欣賞一些有著奇怪苞片的植物吧!

葉子花

葉子花 (Bougainvillea spectabilis),又名三角梅、寶巾、簕杜鵑,盛開時花團錦簇、姹紫嫣紅,它最吸引人的是花樣繁多的苞片。三枚苞片為(wei) 一組,裏麵生長的才是葉子花真正的花。

圖片葉子花的苞片(圖片來源:中科院武漢植物園)

圖片葉子花的花(圖片來源:中科院武漢植物園)

除了常見的紫色,葉子花的苞片還有橙色、粉色、紅色、白色等各種顏色。

一品紅

一品紅(Euphorbia pulcherrima),大戟科(Euphorbiaceae)大戟屬植物,是一種“老牌”的觀賞性植物,它能經久不衰得益於(yu) 那鮮紅而豔麗(li) 的苞片,而“貨真價(jia) 實”的花朵細碎而輕小,藏在這些偽(wei) 裝成花的紅色苞片中,很不容易被發現。

圖片一品紅(圖片來源:中國植物圖像庫)

由於(yu) 一品紅在花卉市場上極受歡迎,目前已經不斷培育出各種顏色的品種。

馬蹄蓮

馬蹄蓮(Zantedeschia aethiopica),又名慈菇花、水芋、觀音蓮,是天南星科(Angiosespermae)馬蹄蓮屬多年生宿根草本花卉。天南星科是一個(ge) 以具有佛焰苞而著稱的家族,馬蹄蓮之所以得名也是因為(wei) 它的佛焰苞外形像一個(ge) 倒置的馬蹄。

圖片馬蹄蓮(圖片來源:中國植物圖像庫)

爵床科植物

爵床科很多植物都有類似美麗(li) 的苞片,如金苞花(Aphelandra lutea)、紅花山牽牛(Thunbergia coccinea)、赤苞花(Megaskepasma erythrochlamys)、蝦衣花(Justicia brandegeeana)等等,它們(men) 美麗(li) 的苞片都比花更吸引人。

圖片金苞花(圖片來源:中科院武漢植物園)

圖片紅花山牽牛(圖片來源:中國自然植物標本館)

圖片赤苞花(圖片來源:中國植物圖像庫)

圖片蝦衣花(圖片來源:中國植物圖像庫)

豨薟

豨薟(Siegesbeckia orientalis),又名豬膏草、蝦柑草、粘糊菜,為(wei) 菊科豨薟屬的一年生草本植物,地上部分可入藥,藥材名豨薟。它的總苞尤為(wei) 與(yu) 眾(zhong) 不同,分為(wei) 2層,內(nei) 層苞片向上簇擁著裏麵的黃色花序,外層苞片卻向外延展,僅(jin) 5-6枚,分布呈風車狀,頗有一種浪漫自由的氣息。

圖片豨薟(圖片來源:中國植物圖像庫)

山牛蒡

山牛蒡(Synurus deltoides),菊科山牛蒡屬植物,生於(yu) 山野,其根為(wei) 中藥材山牛蒡。山牛蒡頭狀花序較大,外部總苞片通常13-15層,向內(nei) 層漸長,成球狀托舉(ju) 之勢,層層疊疊將裏麵的暗紫色兩(liang) 性小花托起,整體(ti) 上看有一種“台閣”之感。

圖片山牛蒡(圖片來源:百度百科)

箭根薯

箭根薯(Tacca chantrieri),又名老虎須,是薯蕷科(Diosescoreaceae)蒟蒻薯屬一種多年生草本植物。是熱帶雨林中一種引人注目的有花植物,它的花型花色都很獨特,細狀的小苞片長幾十厘米,紫黑色,飄逸下垂,形如虎須,整個(ge) 花序看上去像一張老虎的麵孔,故名為(wei) “老虎須”,是集賞花、觀葉、藥用為(wei) 一體(ti) 的珍稀植物。

圖片箭根薯(圖片來源:中國植物圖像庫)

鳳梨

鳳梨科(Bromeliaceae)的很多植物都有漂亮的苞片,具有較高的觀賞價(jia) 值,像鐵蘭(lan) 屬的紫花鳳梨(Tillandsia cyanea)、麗(li) 穗鳳梨屬的黃花鶯歌鳳梨(Vriesea ospinae)(文章開篇的圖片)等。

圖片紫花鳳梨(圖片來源:中國植物圖像庫)

參考文獻:

[1] 彭林林等,2019,華東(dong) 椴花序苞片和葉片發育及結構特征比較研究,植物科學學報37(6):719-725;

[2] 胥雯,2017,珙桐苞片發育階段的生理特征及ASR基因功能分析,中南林業(ye) 科技大學碩士學術學位論文;

[3] 高潤昕,2019,珙桐苞片優(you) 勢表達基因DiASR1的功能分析,中南林業(ye) 科技大學碩士學術學位論文;

[4] 鄧亦麒等,2018,葉子花花瓣狀苞片和葉片的比較轉錄組學研究,西北植物學報,38(6):1039-1047;

[5] 張光富等,2011,植物的萼片與(yu) 苞片生物學教學(第36卷)第7期:71;

[6] 植物學,強勝主編,高等教育出版社。


聽說,打賞我的人最後都找到了真愛。
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