不死鸟可通过叶边缘珠芽繁殖,快速产生大量后代
在植物界中,很多植物繁衍后代并不需要开花结果,只需要一个枝条,一快根茎,甚至一片叶子即可繁殖出一个新个体。通过分蘖、块根块茎、珠芽,或者枝叶掉落,母植株即可繁衍出后代,可为低风险,经济高效。如土豆和薯蓣利用块茎可长出幼苗;柳树利用柳条即可萌发;水稻分蘖即可扩繁;落地生根,叶边缘生出珠芽,掉落在地上即可成活,繁殖能力和生命力超级强悍。
无性生殖又名克隆生殖,在进化上属于很原始的繁殖策略。克隆生殖可以帮助植物快速占领一个新生境,取得竞争优势。克隆植物为何具有抢占生境的能力呢,科学家发现克隆植物在生理上具有一些高超的策略。通常植物的生存策略是,长在缺水的地方就多长根,长在隐蔽的地方就长大叶子,以“补短板”的方式来生存;而克隆植物则不然,由于克隆植物彼此相连接,因此在生理上出现了个体分化,长在光线充足的个体则拼命进行光合作用,长在水分好的个体则开足马力长根吸收水分,整个克隆群通过共享来达到最强生长能力。总的说来,克隆生殖是对有性繁殖的一种补充,但它幼有自己的高明之处,可归纳为四点:1.生长快,可快速占领新的生境;2. 可以通过调节生理生长,更有效地利用稀缺资源;3. 克隆植株能够存储资源,且个体间能彼此共享资源,这种策略使得克隆植物能够渡过艰难时刻存活下去;4.竞争能力强,大多数入侵植物都具有克隆生殖能力。
至于克隆这种生殖方式是如何进化而来的?科学上并不是十分明白。 只有一些特定的植物相对清楚一些,如比较著名的克隆植物不死鸟。 不死鸟家族属于景天科伽蓝菜属植物,其叶边缘克隆生殖的方式,与控制胚胎发育的一个蛋白有关。这个蛋白被称为LEC1蛋白, LEC1蛋白表达会抑制种子的形成,但LEC1蛋白表达促进叶子发育成小苗。LEC1蛋白的结构则决定了叶子上小苗的生长方式。该蛋白也出现在其它植物中,但并不会促成克隆生殖,很可能是该蛋白的结构特化造成不死鸟的克隆繁殖。
当然,克隆生殖也具有代价,那就是后代遗传多样性减低,很可能被疾病快速摧毁。所以,相对于克隆生殖,有性生殖具有遗传重组的优点,这也是有性生殖得以进化的动力之一。牛的是,很多克隆繁殖的植物,也能开花结实,二者有之,完美的生殖策略结合使得植物克隆生殖可以很好地对有性生殖形成补充,所以如今依然为很多植物所利用,克隆仍为植物最为重要的生存策略之一。
(本文乃 《植物的性》的第二篇:《性之无性:克隆》,图2-5均来自网图。)
形式多样的克隆方式(可通过地下茎、横走茎、新芽等来克隆繁殖)
克隆生殖可抵御严苛的环境,是高山植物的必杀技之一
一些克隆繁殖的植物还可抵御火烧
水葫芦、紫茎泽兰等入侵植物都严重依赖克隆繁殖形成入侵
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