Quantitative Morphology of Stump Sprouts Reveals a Common Growth Axis and a Reproducible Basal Longitudinal Cavity in an Ornamental Cherry
本研究表明,尽管观赏樱树萌蘖的定量形态特征无法区分预生性与不定生发育起源,但一个可重复的基部纵向腔隙是一个独立于枝条大小的稳定解剖特征。
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当一棵树被砍倒,只留下粗糙的树桩时,生命往往拒绝止步于此。从伤痕累累的木头中,新的绿色嫩芽经常破土而出,这是一种被称为“萌蘖”的顽强的再生形式。这些新茎并不都来自同一个地方。有些生长于已经在木质部中形成并等待着的芽,它们像秘密储备一样隐藏其中;另一些则从无到有,从愈合并产生新增长的受损组织中萌发。几十年来,科学家们一直试图区分这两类嫩芽,希望它们的外部形态能够揭示其隐藏的历史。如果一个嫩芽来自预先存在的芽,它看起来会与那些在伤口后形成的嫩芽有所不同吗?还是说一旦它们突破地面,都会遵循相同的生长路径,使得仅凭观察就无法分辨它们的起源?
一个研究小组通过研究日本横滨的一株单株观赏樱树树桩来试图回答这个问题。他们并没有进行猜测或仅抽取少量样本,而是对树桩上可见的生命进行了完整的普查。在八月下旬的一天,他们收集了所有能看到的嫩芽,测量了它们的重量、粗细、长度以及茎上的叶节数量。随后,他们移除了所有的嫩芽,将树桩完全清理干净。仅仅一周后,他们再次返回,收集在短短一周内出现的第二波嫩芽。通过对比这两组数据,他们希望观察到新嫩芽的外观是否足以表明它们来自与第一组不同的生物来源。
研究人员发现,无论何时出现,这些嫩芽都遵循着非常严格且可预测的生长模式。较重的嫩芽同时也更长、更粗,且拥有更多的叶节;而较轻的嫩芽则较短且较细。这种关系如此强烈,以至于两组采集到的所有嫩芽——包括第一组和第二组——都落在一条单一且平滑的生长发育线上。当科学家使用统计工具寻找数据中的隐藏群体,希望能找到一个“预先存在”的嫩芽簇和一个独立的“新形成”的嫩芽簇时,他们并未发现任何此类分离。在第一周之后出现的嫩芽仅仅是第一批嫩芽的缩小版,完美地契合在相同的生长模式之中。这表明,一旦嫩芽开始生长,它就会迅速采取一种标准形态,从而掩盖了其起始方式的细节。植物的外在形状并不能揭示它是来自休眠芽还是新伤口。
然而,尽管嫩芽的外观看起来很统一,但对其内部进行更细致的观察却揭示了一个令人惊讶且一致的特征。当研究人员纵向切开嫩芽基部时,他们发现许多嫩芽底部有一条向上延伸的空心隧道。他们称之为“基部纵向腔”。这种空心空间并非罕见的偶然现象;它出现在第一组中约四分之三的嫩芽里,并且在第二组中也以几乎完全相同的比例出现,尽管第二组规模要小得多,且仅在七天内生长而成。虽然空心空间的大小确实随嫩芽的大小而变化:较大的嫩芽拥有较长的隧道,而较小的嫩芽则拥有较短的隧道。但空心空间的存在这一事实是一个稳定的特征,在两组中出现的频率相同。
这一发现指向了植物解剖学中的一个特定部分,它可能掌握着其历史的关键,即便嫩芽的整体形状无法提供线索。空心空间在既有的庞大嫩芽和微小的全新嫩芽中都能如此一致地出现,这一事实表明,它是设定在嫩芽生命极早期的一个特征,或许是在它甚至在树桩上方变得可见之前就已经存在了。它不是随着时间推移缓慢发生的腐烂或衰败迹象,因为新生的嫩芽在如此短的时间内就发育出了这一特征,因此不太可能是由后者导致的。研究人员得出结论,虽然树桩萌蘖的一般形状无法告诉我们它来自何处,但其基部的内部结构或许可以。为了确定这一点,未来的研究需要通过显微镜观察组织,以精确了解这些空心空间是如何形成的,以及它们是否与启动嫩芽生长的特定类型芽体相关联。目前,这项研究表明,植物最明显的特征可能是具有误导性的,而其起源的真实故事可能写在基部那些微小且隐蔽的细节之中。
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