科学探索 植物有没有“大脑”

导读：大脑是神经中枢，是各类信息的集散地和加工场所。“大脑”在整体上“处于优先位置”，“能够发出指令”，并“通过指令(信号)传递指挥人体对外界刺激做出反应”。

植物有没有大脑的功能?植物的“大脑”在哪里?

植物有没有“大脑”?

§ 植物有完整的信号传递系统：可以产生并通过信使(各类植物、乙酰胆碱 …)、电波传递(动物神经传递也通过乙酰胆碱和电波)等传递各类“指令”(信号)，…

§ 植物能够对外界刺激做出反应：快速而直观的反应，如含羞草受触闭合、食虫植物的捕虫行为……;缓慢而不太明显的反应，如植物对**程度的干旱、盐碱和病虫侵袭的适应性反应。

§ 植物会有“意识”地选择或寻找对自己有利的方式与策略：向光性、趋水性、趋肥性、干旱时气孔关闭、大部分植物为防止近亲繁殖而采取自花不亲合的策略….

§ 在微观水平，植物和动物一样，都能够以“钙离子”、“肌醇磷酸”等作为细胞“第二信使”。

从上述几点看，植物能够对外界做出反应，即“能够发出指令，并通过指令(信号)传递，指挥个体对外界刺激做出反应”，这是大脑的标志性功能，从这方面看，植物应当是有“大脑”的，那么植物的“大脑”在哪里?什么器官具有的“大脑”功能?

根系是植物的“大脑”：

主要体现在：根系在发育进程中处于“优先地位”;根系具有感知环境变化的能力，能够产生多种信使(发出指令)，并能够通过信息传递(指令传递)调控地上部;根系比地上部发达。

一、根系在植物发育进程中处于“优先地位”，根系的优先性主要体现于以下几方面：

1、胚根早于胚芽分化，原胚顶部先分化出两片子叶(营养库)，然后在两子叶间分化胚芽，胚根已在原胚底部分化出。(动物胚胎发育中，大脑优先分化形成)

2、种子发芽时，胚根先突破种皮伸入土壤(苹果种子层积时也可发现)。

3、组培和扦插时先长根后长叶时容易成活。

4、柠檬环割后切口以上枝条停止生长，当在潮湿的空气中诱使切口上方长出根来，尽管并不吸收养分和水分，枝条又可继续生长。

5、新栽幼树“先蹲下来后站起来”(即先长好根再长地上部，缓苗期是根系的发育期)。

6、根系没有自然休眠，早春根系先发育(早于地上部分)。

7、根系在土壤中生长，类似蠕虫在土壤中穿行，根尖类似动物的头部。

8、无根的枝条，其叶片气孔失去了“昼开夜合”的规律：乙酰胆碱是一种神经递质(动物神经系统中担当信使的特定物质 )，无根的枝条插在乙酰胆碱溶液中，“昼开夜合”的规律恢复，枝条长出根后该规律也恢复。

9、根系能够合成并向外释放大量信使分子(发出指令)，几乎所有的植物都能够在根系合成，大多数情况下根系的浓度高于叶片，在外界刺激下根系的合成比叶片更快捷。

10、根系有众多分枝，与土壤颗粒紧密交接在一起，稚嫩、敏感、活跃、更新快(可以更胜一筹进行多次重量级生长)，没有叶片的蜡质保护层，更便于感知土壤的变化。

根毛、根尖----植物的“触须”、“探测器”?

二、根系具有感知环境变化的能力，能够产生多种信使(发出指令)，并能够通过信息传递(指令传递)调控地上部。

1、根冠信号传递

面对不良环境，植物并不是被动的受害者，它们具有对环境变化快速感知和主动适应的能力。这一能力的实现需要经过一系列复杂的信号传递过程，大致有三个阶段或环节：

一是感受细胞(根系)对原初信号( 环境刺激)的感知转导和反应，结果产生胞间信使;

二是胞间信使在细胞或组织间传递，并终到达受体细胞的作用位点;

三是受体细胞(叶片)对胞间信使的接受、转导和反应，结果导致受体组织中生理生化和功能的化组合，终体现为植物对环境刺激或逆境的适应或抗性。

2、根系能够通过信息传递调控地上部

(1) 柑橘长期处于土壤干旱环境中，即使叶片受到干旱伤害也不会脱落，而一旦复水解除干旱，叶片即纷纷落下。在大田和盆栽苹果树上也观察到，长期受旱的植株很少落叶，但是久旱遇雨或灌水后，第二天就会在树下发现大量落叶。究竟是什么原因导致这种现象发生的呢?

导致这种现象的原因在于根系!根系控制了久旱遇雨或灌水后的叶片脱落。水分胁迫下(土壤干旱)根系合成了大量ABA，ABA在根中能够诱导乙烯前体ACC的大量积累，遇雨或灌水后，ACC沿木质部随蒸腾流运到叶片，在叶片中ACC氧化成乙烯，通过乙烯使叶片落下。

(2)通常气孔开放和叶片生长需要**的叶水势来维持，如果叶水势下降，气孔开度就会减小，叶片生长速率下降。但是在大田或土壤缓慢干旱条件下，常常发现地上部叶水势还未下降，气孔已逐渐关闭，叶片生长速率也逐渐下降。土壤干旱时通过根系加压维持叶片原来的水势，气孔导度和叶片生长仍然受到抑制。对苹果和樱桃进行分根干旱处理(同一株树一部分根系施以干旱，另一部分充分供水)以维持地上部叶片水势不变，依然得到了类似结果。如将受干旱的根系切除，则叶片生长**。这意味着什么?

这意味着根系受到干旱时能够合成并输出某些物质，这些物质通过木质部蒸腾流输送到地上部，从而调节叶片的生理变化。

小编点评：动物大脑比其他器官更发达，耗氧、耗能更多，如大脑有复杂的功能分区、消耗的氧气占全身耗氧的20%。植物根系远比地上部发达，在土壤适宜的条件下，多数植物的根系体积和分布空间远大于地上部;建造根系的同化物也高于建造叶片，根系代谢活动消耗的物质和能量同样比叶片高。