爲什麼植物根朝下莖朝上生長

一直以來，科學家們都很好奇：是什麼力量促使植物選擇根朝下、莖朝上的生長方向呢？

直到上世紀20年代，美國植物生理學家弗裏茨·溫特從一個實驗中才找到一絲答案。他將一株植物的胚芽鞘放在一個黑暗的屋子中，然後用一支手電筒給胚芽鞘的一面提供“陽光”，而另一面則完全處於黑暗中。一天一夜後，胚芽鞘的形狀彎成了一把弓，而弓隆起的方向，正是手電光照射的方向。也就是說，這株植物的胚牙鞘受到遮陰的部分生長加快，而受到手電光照射的部分則生長明顯變慢，從而導致了“弓”的形成。

實驗表明，是光照給了胚芽鞘刺激，左右了它的生長。於是，弗裏茨·溫特再對胚芽鞘進行研究，幾個月後，從胚芽鞘中分離出一種化合物——“植物生長素”。 弗裏茨·溫特發現，這種植物生長素具有促使植物生長的功能，由此他認爲，植物的莖或葉片的彎曲是由於生長素在組織內的不對稱分佈造成的。當植物受到外界的刺激也就是光照的刺激時，植物組織下部也就是根部的生長素含量會大大增加，於是就使植物的根朝下生長，而莖則朝上生長了。

後來，美國俄亥俄州立大學的植物學家邁克爾·埃文斯又有一個新發現：無機鈣也能影響植物的生長方向。他在研究中發現，在植物的彎曲生長過程中，無論是根的尾部還是芽的尖部，都存在着含量很高的無機鈣。因爲植物的根冠有着極爲豐富的含澱粉體的細胞，而澱粉體就會把其內部的鈣送到根冠下側。這時，如果用特殊的實驗手段去阻止鈣的移動，植物馬上就會表現出不按正常的方式去生長。同樣，植物的芽雖然沒有冠部，但也含有豐富的澱粉體，澱粉體也能將其內部的無機鈣送到上側的細胞中。這說明，無機鈣對植物生長方向有着不可忽視的重要作用。

那麼，既然澱粉體內有許多無機鈣，而無機鈣又能在植物體內來去自如，除了重力之外，又是哪一種力量使無機鈣如此方便地上下移動呢？再後來，美國得克薩斯州立大學的研究人員斯坦利·魯通過研究發現，這是由於細胞的上端和下端之間的電荷不同，兩端電荷的不一致引起細胞極化。結果，爲數衆多被極化的細胞排列在一起，總電荷就強得足夠吸引任何相反電荷的鈣原子，驅使它們在體內移動。於是，斯坦利·魯得出結論，由於細胞的極性帶動鈣的移動，從而導致植物莖幹向上伸展，而根則朝地下延伸。

到底是哪一種因素控制了植物的生長方向？目前的科學研究，顯然還沒有給出一個確定的答案。揭開植物生長方向的祕密，是否會促使一項新技術的誕生，並且讓人類從中受益？實則，這也正是讓植物學家們最感興趣的地方。（來源：網易網）

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