當別的種子匆匆離家,這些種子卻在媽媽身上發芽_風聞
把科学带回家-把科学带回家官方账号-专注于孩子的科普教育2021-10-15 09:15
撰文 | Mirror
植物開花結果後,總是想盡辦法把種子連同果實“甩”到別處去,讓它們落地後自力更生。

紅樹 | 圖源:Wikipedia
然而,自然界中卻有這麼一羣植物寶寶,還沒等到落地,就“迫不及待”地在母親懷裏萌發了。正如動物受精卵在媽媽腹中發育成胎兒,這些種子直接在母體上萌發的現象也被稱為胎生(vivipary,又稱胎萌)。
胎生現象在植物界並不常見,但在熱帶和亞熱帶的紅樹林中卻隨處可見。大約三分之一的紅樹林植物有胎生現象。

美洲紅樹(Rhizophora mangle)胎生繁殖體 | 圖源:Wikipedia
紅樹上懸掛着的一根根蠟燭般的“果子”其實並不是它們的果實,而是種子在果實中萌發後,胚軸伸長形成的胎生繁殖體。它們一邊從母體吸收營養,一邊靠着自己的葉綠體進行光合作用。
當繁殖體在母樹上萌發到一定階段後,才會像“箭”一樣墜地紮根。一些繁殖體在樹上長到半米長才離開母親,可以説是“巨嬰”了。

總花紅樹(Rhizophora racemosa)繁殖體長長的胚軸 | 圖源:Wikimedia Commons
植物胎生又分為顯胎生和隱胎生,前者你可以看到還在樹上的種子萌芽突破了種皮、果皮,明顯從果實中探出來,而後者則是悄悄地在果實中發芽,只有切開才能看出來。
在紅樹林裏,有8個屬的植物都是以胎生為主要繁殖方式,其中紅樹科植物的4個屬是典型的顯胎生,包括紅樹屬(Rhizophora)、秋茄樹屬(Kandelia)、角果木屬(Ceriops)和木欖屬(Bruguiera)。

顯胎生的紅樹和秋茄樹突破種皮的過程 | 圖源:DOI: 10.17521/cjpe.2016.0087
另外4個不屬於紅樹科的屬是隱胎生,包括海欖雌屬(Avicennia)、蠟燭果屬(Aegiceras)、水椰屬(Nypa)和假紅樹屬(Pelliciera)。
這些紅樹林裏的植物為什麼選擇如此奇葩的“下崽”方式?
植物自己恐怕沒得選,生活在條件惡劣的海岸潮間帶,唯有適者才能生存。
潮間帶每天潮漲潮落,紅樹林的根部會長時間浸泡在海水中。被水淹沒的根系呼吸不暢,而且海水的鹽濃度又很高,讓內陸植物天天泡在這樣的鹽水浴中,你就可以收穫一批“鹹菜”。

紅樹的根系 | 圖源:Wikipedia
而紅樹學會了在這樣的地方“踮起腳尖”,它們發達的根系高高抬起,還從地下探出“筍”般的呼吸根。它們的組織細胞也能夠過濾、排出鹽分,不讓自己鹹死。

紅樹林地上密密麻麻的呼吸根 | 圖源:Wikipedia
成熟的紅樹能夠自如應對海水環境,但小傢伙們可不一定。就像動物胎生相比於卵生的優勢,先在母體上發育的繁殖體,離開母體時的起點就比種子高。一方面,繁殖體的胚軸已經相對成熟,長而發達的胚軸有更大的概率能直接扎進灘塗裏,順利紮根;另一方面,繁殖體長期和母體相連,繼承了母體的鹽離子濃度,更容易適應母體所在的環境,即使漂流也可能存活數十天。

紅樹幼苗 | 圖源:Pixabay
大多數植物種子只有找到適宜環境才萌發,否則就休眠,就像千年古蓮子。而胎生植物的種子沒有休眠期,它們必須快速開始面對殘酷的環境。休眠期的長短是由激素調控的,脱落酸(ABA)是一種促進植物休眠,同時抑制萌發的激素,胎生紅樹胚胎中的脱落酸濃度比一般植物要低。
普通植物的種子在休眠期含水量會降到8%左右,而胎生植物的種子始終保持較高的含水量,畢竟水分也是萌發的必要條件。
生活在海灘邊的少數仙人掌植物也會採用胎生方式,讓種子暫時呆在果實的“象牙塔”裏,萌發後再獨立。


仙人掌的胎生現象(上:Ferocactus herrerae,下:Stenocereus alamosensis) | 圖源:Cota‐Sánchez et al. (2007)
常見的作物在特殊環境下也會出現胎生現象,比如玉米、水稻、草莓、番茄。

番茄、甜椒、西柚的胎生顯性 | 圖源:Cota-Sánchez, J. H. (2018)
這一般是由於環境過於潮濕温暖,成熟的種子在果實內部剛好達到萌發條件就會這樣。

草莓種子直接在植株上萌發 | 圖源:Wikipedia
還有的植株與休眠相關的基因突變了,種子不再休眠,於是就直接在母體中萌發了。農作物提前萌發會影響收成,需要儘可能避免。
你可能還聽説過胎生狗脊,這種蕨類的學名叫做珠芽狗脊(Woodwardia prolifera)。

珠芽狗脊上的珠芽萌發,就像葉子長在葉子上 | 圖源:inaturalist
“珠芽”不是由受精卵發育而來的種子,也不是孢子,而是植物的營養繁殖結構,和塊莖、塊根一樣,可以用來無性繁殖,長成和母體一樣的新植株。
山藥葉腋間長的山藥豆也是一種珠芽,每個珠芽可以獨立發育成新植株。

山藥豆是一種珠芽 | 圖源:Wikipedia Commons
像這樣的營養結構直接在母體上發育成幼體也不算真正的胎生,只能算“假胎生”(pseudovivipary)。
假胎生一般出現在生存條件惡化,植物沒精力有性繁殖的時候,索性就搞個分身,先保住自己的基因再説。
這一點動物也差不多,要是生活艱難,找對象不如先乾飯。