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花粉又双叒叕来了！除了让你过敏，它还有大能耐！

花匠小妙招
2024-09-11 04:58

文图 / 李连芳（中国农业大学）

对于植物而言，花粉是其开枝散叶、繁衍不息的保障。特别是在植物演化史中，花粉结构的诞生及传粉现象的出现，更是具有里程碑意义。

恼人的花粉

春季走过松柏树，不小心碰到它的枝杈，一团黄色“烟雾”会瞬间散发出来，这“烟雾”就是松柏植物的花粉。

种子植物在繁殖期能够由小孢子发育为花粉，成熟的花粉粒实为其小配子体，能产生雄性配子。花粉由雄蕊中的花药产生，通过各种方法到达雌蕊（胚珠），授粉并完成受精。

感受花粉存在最好的例子莫过于春秋季困扰人们的花粉过敏，风传致敏花粉就是罪魁祸首。以北京地区为例，全年花粉浓度存在两个高峰期：春季（3月上旬～5月中旬），主要是柏科（如侧柏等）、杨柳科（如毛白杨和旱柳等）和松科（如油松等）等植物花粉；秋季（8月中旬～9月中旬），主要是桑科（如葎草，目前已被归于大麻科）、菊科（如蒿属植物）和藜科（如灰菜）等植物花粉。

花粉的里程碑意义

不要小看这肉眼难以辨清、让一些人过敏的花粉，在泛植物（真核藻类+植物）演化历程中，花粉和传粉现象的出现具有里程碑意义。

通过媒介完成有性生殖是生物界的普遍生殖策略。原始泛植物中，精子被释放于水中，通过鞭毛游动，与卵子结合并完成受精；也有通过其他生物如动物介导完成受精的。

在漫长的植物演化史中，花粉结构的诞生以及传粉现象的出现，使得种子植物的有性生殖过程完全摆脱了外界水的限制，从此，植物彻底征服了“干旱”的陆地环境。

解析花粉结构

担当如此“大任”的花粉究竟是如何做到的？科学研究发现，在被子植物中存在两种类型的花粉：百合、棉花、桃、李、梨、柑橘、桑、杨等植物是2-细胞型花粉，包括生殖细胞和营养细胞；小麦、水稻、玉米、向日葵、油菜等植物是3-细胞型花粉，包括2个精子和1个营养细胞。花粉壁是由孢粉素和纤维素组成的特殊结构，理化性质非常稳定，包裹花粉起到保护其免受外界病虫侵害、抵御干燥和紫外线辐射以及日后传粉识别等作用。其中，孢粉素中含有的化合物（如阿魏酸和香豆酸等）能够抵抗紫外线引起的氧化作用，进一步保护花粉（或孢子）。花粉壁有两层，内壁薄而柔软，外壁无比坚固，能有效保护内部的生殖细胞或精子。

研究表明，早期陆生植物（如石松类）的小孢子壁和被子植物花粉壁的化学成分接近。因此，推测距今6亿～4.5亿年前首次登陆的植物便已然具有合成孢粉素的能力，并以此来保护自己的孢子。种子植物为了日后花粉管萌发，花粉外壁上还会有1个或多个萌发孔或萌发沟，这里的外壁会很薄，甚至缺失。

多媒介传粉助繁衍

植物的传粉媒介是多样的，包括风媒、水媒和虫媒等。一般，风媒植物依靠产生大量花粉来保障传粉成功率，花粉通常质轻、干燥、表面光滑，容易被风吹送；为了适应风媒，有些物种的花粉还具有气囊，如油松的花粉。而虫媒植物则通过多方面性状创新，吸引传粉动物为其传粉，其花粉外壁的纹饰常常是多样的，如光滑型、网状甚至刺突状等，纹饰具有种的特异性。复杂的纹饰易于黏附于昆虫体表便于其携带，甚至进化的兰科植物还将所有花粉黏结成块状，类似“集装箱”，方便昆虫搬运。