根系是植物植株的重要组成部分,无根之木或根系受损严重都会大大影响植物的生长,它的影响远大于对地上部分的损害影响。但根系由于生长于地下,却又是人们研究疏忽的部份。这与地下研究时带来的不便有关,所以大多农业科研或植物学家趋于对地上部份研究。
有人预言植物的大脑或叫做控制中心就是在根系部位,为什么这么说呢?根系比地上部分更敏感的反馈机制,或叫神经传感系统。地上部分我们皆知就是在温光气热等参数的瞬息变化过程中,植株能表现极强的适应性,在较大的范围内对植株不会有不良的影响与生理生化上的调整改变,而植物根系部位如温度哪怕是只有几度的变化,就会导致对生长极大的影响。这就表明它的敏感性大大地超过地上部分。这也许与植物进化过程中,土壤环境因子变化相对稳定有关,植物的整个系统其实就是内稳态的耗散系统,只要有利于系统内部的稳定,就有利于各项代谢的正常进行,而变化大的地上环境难以使植株作为自我调整控制的信号参考,只有在外环境造成极大胁迫时才会作出自我调整的自适应反应。
那么,根系主要是通过什么物质来行使这种感应反馈与控制呢?它的机理与传感的理论是相通的,就是通过脱落酸及乙烯这些信号激素来实现的。当外界刺激强度超过阈值时,根系内就会合成大量的脱落酸物质或乙苯烯,这些物质经过膜渗透很快地进入木质部的汁液流中,经木质部快速在传导至各枝叶,枝叶接受到这种物质后,就作出如气孔关闭,蒸腾降低,呼吸抑制等生理反应。而且这种外界的刺激可以是多种形式的刺激,它都会作出相似的迅速反应,如根域的干旱,盐害,冷害,缺氧,高温等不利因子。这些不同的胁迫,产生相同的脱落酸物质,参与相似的生理调控,可以总结性地说,各种胁迫都是通过信号激素起作用,而让植株作出适应的反馈控制,叶片中脱落酸的变化在水势正常,温度适宜请况下,地上部分的叶片中会因根温的变化而使脱落酸浓度在短时内迅速提高,而同时又会在植物的木质部检测到较高的脱落酸含量,这说明植物的木质部是实现信号激素运输转移的主要网络,它的传导速度可达每分钟几十厘米的速度,所以在根温变化后的几十分钟后,就能检测到叶片水导率与蒸腾速率的相应变化。这些刺激信号除了温度外,其它的如机械损伤或盐害冷害都会以同样相似的速度加以传导与反馈,从这点来说它是重要的控制中心。
另外,根系又是合成各种激素与细胞分裂素,生长激素及酶的中心,这些激素物质经传导运输直接参予了地上部分的生长控制,如果根系功能出现严重生理障碍,就会导致在生长上不正常,萌芽生长开花等生育进程受到影响。如根系在光刺激下,它的生长激素与细胞分裂素合成受抑,而导致根系与植株的生长停滞。在透明玻璃的水培中极为明显。另外叶片产生的信号物质,大多情况下不是直接参予整个植株的控制,它先经过回流致根部,再由根部传导至整个植株,起到植株的生理调控作用,参予植株的木质部运输,它的速度是最快的。从这点来说,也证明了根系是植物重要的指挥控制中心,如果与人相比,根系就相当于大脑的重要作用。另外,当外界的气候不适,让植物进入休眠状态或地下部份全部“休眠”时,它的下一个生长循环周期的启动也主要是靠根系,如根压产生,使植株在无叶的情况下实现水分矿质元素的传输,并且合成大量的激素以促发地上部分的萌发生长。从这些来说,也可以证明根系对于整个植株来说是最为重要的部分。
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