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花开缤纷香自来

发布时间: 2016-06-20 15:47:13   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

文/杭 苏

一花香十里,更值满枝开;承恩不在貌,谁敢斗香来。 —— 宋·陈与义

14 世纪中期,致人死亡的瘟疫“黑死病”在欧洲各国蔓延,然而那些在香水工厂里工作的人们却很少患病。当时很多科学家针对这个现象进行研究后发现,这些人因长期接触精油,免疫力大大增强,因此才免于瘟疫的感染。至此,精油的使用在欧洲达到了前所未有的高峰。16 世纪法国普罗旺斯省的格拉斯地区开始出现大面积的薰衣草田,为全世界提供高品质的薰衣草精油,至今仍然是全世界生产薰衣草精油的重镇。

 

有花自香,不必风扬

总有一种香息,是穿越了灵魂悠悠而来的。花香被誉为“花卉的灵魂”, 当植物准备好授粉的时候,花部各器官挥发花香成分的种类和数量是最多的。 一般情况下,花瓣是挥发香气的中心。

虽然不可避免在不同的花中有相同 的香气物质,但是每一种花都表现出其独特的花香特征,这些特征花香的形成来源于花中多种挥发物成分不同比例地相互组合、相互作用,当然其中一些重要的、特有的成分往往行使决定性的作用。到目前为止,在植物中已经有超过1 700种自然的香气物质被发现和鉴定。

在花朵的整个开花过程中,挥发物成分的合成与挥发受到了花朵自身的调节,不同的植物有着类似的调控机制,一般情况下在开花的早期阶段,花香成分挥发量逐渐升高,而在花准备好授粉的时候挥发量达到了最高。随着花谢阶段所生成的花香成分逐渐挥发完毕,基因的表达活性也逐渐降低。植物挥发性成分合成后通过不同的方式向外界环境挥发,其中花器官是主要的挥发部位。近来的研究表明,花朵所有的器官在花香挥发过程中分担的重要程度不同,花朵的这种空间特异性在植物中非常普遍。

一般认为花瓣是主要的挥发器官,决定了花朵的主要的花香特征,而雄蕊、雌蕊、萼片只是与一些特殊的挥发成分有关系。有的时候花香成分在花部各部位都可以挥发,但同时也存在若干成分只特殊地在花的某个部位挥发的现象。一些植物会出现具有挥发香味物质的特殊功能腺体,但是这种研究现在只局限在解剖水平上的观察,关于腺体如何在花香挥发中起作用,仍需要进一步研究。

 

花若盛开,蝴蝶自来

一个养花的人告诉我,几乎是所有的白花都很香,愈是颜色艳丽的花愈是缺乏芬芳,他的结论是:人也一样,愈朴素单纯的人,愈有内在的芳香。

在漫长的进化过程中,花朵与传粉者因在形态以及生理生化等特性上形成了相互依存关系而产生了一定的专属适应性。花朵的颜色、花香能够帮助动物正确地寻找、定位、着落到花器官上。每一种植物都能获得一系列动物的到访,但是只有特定的种类才能辅助花朵成功授粉,花朵通过花香物质挥发的调节而吸引特异的昆虫到访。而动物对花香的识别,主要集中在植物中某一种或者几种化学成分上,因此花香成分的类型及挥发数量是植物花朵与传粉者之间相互选择的结果。

确实,身边香气比较浓的花朵,貌似都是白色的,或者淡黄色的,而颜色亮丽的,有香气的也真的寥寥无几。花朵的特征与传粉方式有极强的相关性。这种适应某种特殊传粉行为的一群一群的特征叫做传粉综合征。色彩比较艳丽的花朵,颜色本身对昆虫就是个较强的刺激,因此气味可能就相对次要一些或是和颜色相互辅助。而白色和淡色的花朵,在环境中仅凭颜色很难被昆虫发现,为了吸引昆虫的注意进化出了另一种方式, 就是气味。

为了使授粉机会最大化和减少受伤机会,花朵往往在它做好接受花粉的准备、参与传粉的昆虫活性最大的时候才开始产生香味。花朵完全开放的时候,释放出最多种类和最大量的挥发物; 而完成授粉后,香味逐步减弱直至消失。有些植物花香挥发物的释放则维持一个比较恒定的水平,而有些植物中在白天和晚上释放的挥发物也不同,这与传粉者类型有关。一般来说,白天产生的香味比夜间浓郁的花朵,主要依赖蜜蜂等昆虫在白天完成授粉;而对于那些主要依赖蛾类等在夜间授粉的花朵,情况则正好相反。

人之香水,虫之毒药

一方面植物通过释放花香吸引昆虫而保障授粉、结果;另一方面花香是一种防御策略,来抵御昆虫、食草动物或病原体对植物的伤害。许多挥发物在抵抗微生物和食草动物上有活性,一些芳香物质在特殊环境下对某些动物来说是有毒的。例如丁子香酚是一种抗菌化合物和抗真菌剂, 有明显的抗食草昆虫的效果,它能阻止昆虫进食并且对一些甲虫来说它还是有毒的;水杨酸甲酯可以作为抗真菌剂;芳樟醇能够在植物叶片被食用的时候生成,这种物质对食草动物是有毒的。

传粉者可能在进化过程中识别了这些化合物与植物开花之间的关系,形成了昆虫与植物花朵的协同进化。例如某些兰花的花朵香味,类似一种雌性单居蜂的昆虫信息素,连花朵的形状和颜色都很像雌蜂。雄蜂发现了这种香味,会选择降落到花朵上,并使得它们身上沾上花粉。当雄蜂从一朵花到另一朵花中寻觅雌蜂时,也顺便完成了该植物间的传粉和授粉。另外,对一些特殊的食虫植物来说,它们通过产生花香挥发物来吸引昆虫,通过分析猪笼草的上位笼和下位笼的不同香味,发现上位笼释放出相对更多的挥发物,从而能够吸引到更多的蝇类来访。

人们通过驯养蜜蜂来给不同的作物传粉。蜜蜂寻找花时一般通过颜色、形状、嗅觉等综合性状,这些重要性状与蜜蜂之间的相关性现在仍然是一个活跃的研究领域。已有试验表明,如果植物缺少某种香味物质,有可能会导致授粉的不成功。植物自然授粉有一定的进化习性,植物在引种驯化过程中,由于生长环境发生了变化,其本来的传粉者不能伴随植物迁移,植物在适应新环境的过程中,可能在香味上产生变化,通过改变自身的香味特征来吸引新栽培区域的传粉者来传粉。对于现阶段基于商业利益的世界性植物引种来说,这种植物自然传粉者的缺乏,在一定程度上可以保护植物不至于被过度地商业化引种。

 

梅逊雪白,雪输梅香

呼吸一段浸染梅香的时光,让心安静于花蕊中央,枕缕缕花香,让四溢的花粉飞溅身旁。梅花因其独特的花香,在很多诗词中成为人们吟诵的对象。那么,它的花香到底来自何处呢?我国梅花基因组项目首席专家、北京林业大学教授张启翔率领项目组,选取位于梅花起源中心的西藏野生梅花进行基因组测序,从基因组水平,揭示了合成梅花花香中重要成分的34个成员,使梅花具有独特的花香;并构建完成了首张梅花全基因组精细图谱,从而解释“踏雪寻梅”之说。梅花全基因组测序的完成以及高密度遗传图谱构建,有助于揭示梅花花期早、花香独特等重要观赏性状的遗传基础,有助于挖掘与诸多重要性状相关的功能基因,为今后进一步揭示梅花花期、抗病调控机制、梅花及相关种属的分子育种奠定基础。

据张启翔教授介绍,项目组还揭示了蔷薇科植物进化规律。通过分析梅花的进化发现,梅与苹果发生分化后,并没有出现近期的全基因组复制事件,同时结合已完成的苹果和草莓基因组序列,成功重建了蔷薇科9条原始染色体,揭示了蔷薇科植物进化规律,为开展蔷薇科物种比较基因组学研究奠定重要的理论基础。