向日葵：我的花盤轉與不轉我做主

史軍

花向太陽油自生

看到向日葵，就想到太陽，并不是現代人獨有的想法。大約在5000年前，北美洲的印第安人不但已經開始種植向日葵，還把這些花朵的形象用在了各種象征太陽的地方;1510年，西班牙探險家把向日葵的種子帶回了歐洲，于是這種“太陽花”開始了它的世界之旅。到18世紀，葵花籽油在俄羅斯開始流行，那可是教徒在齋戒期間少有的幾種可以吃的油料。

明朝中期，向日葵傳入中國，逐漸成為中國北方一種重要的油料植物，要知道向日葵種仁的含油量可以高達70%，在油料界足以傲視群雄。時至今日，向日葵已經成為世界四大油料植物之一。

據科學家的實驗發現，有些油用向日葵品種的果皮上帶有花青素矢車菊素-3-0-葡萄糖苷，它們就是讓小朋友舌頭變成紫色的“罪魁禍首”。

當然了，向日葵也是很重要的園藝花朵，它們花瓣中的色素一點都不少。

花開兩朵各表一支

與絕大多數菊科植物一樣，向日葵的頭狀花序（俗稱花盤）上也有兩種花——邊緣的舌狀花和中央的管狀花。

顧名思義，舌狀花就是花瓣長得像舌頭的花朵，這些花朵通常只有一片舌狀花瓣，雌蕊和雄蕊沒有很好發育：而管狀花就不一樣了，它們沒有靚麗的大型花瓣，只有包裹雌蕊和雄蕊的管子一樣的花瓣。

這兩種花分工極為明確，周圍的舌狀花負責吸引昆蟲，而中央的管狀花專司繁殖，就像一個飯店既有招攬客人的服務員，也有專職烹飪的大廚。這樣才能在最大程度上有效地利用資源，投入生產種子這件大事兒上去。

但是人類總喜歡一些反植物本性的事情，于是選育出了很多觀賞向日葵，它們的管狀花也有特別的色彩，與周圍的舌狀花交相呼應。更有意思的是，很多觀賞向日葵品種展現出了多頭特征——就是一個植株上有多個“花盤”。這樣就進一步加強了觀賞性。

盡管觀賞向日葵很漂亮，但大家更關心的事情恐怕還是向日葵究竟會不會轉頭。

人工選育的觀賞向日葵（圖片來源，PPBC攝影，黃青良）

少小轉頭老大不移

很遺憾，我們到現在也沒有完全搞清楚向日葵轉頭的機制。但是有一點是可以肯定的，向日葵并非一直跟著太陽轉動：在花盤還沒有綻放的時候，它們會隨著太陽從東轉到西;但是，在花朵完全開放之后，向日葵花盤基本上就固定不動了，并且絕大多數花盤都指向東方。這大概就是使人產生錯覺的原因了。想象一下，我們在清晨來到向日葵叢中，發現向日葵們都齊刷刷的朝向東方，必定會感覺它們是被同一方向的陽光吸引了。實際上，數千年來，人們都是這么認為的。直到1597年，有個英國植物學家約翰·杰拉德（John Gerard）盯著向日葵看了好多天，才找到了上面真實的答案。

就算成熟的花盤不轉，但不成熟的花盤還是會轉動的啊，究竟是什么裝置在驅動向日葵轉頭運動呢？可以肯定的是向日葵里面并沒有齒輪，它們轉頭的動力來自于不同部位細胞生長速度的差異。生長快得一次堆積了更多的細胞，必然要彎向生長慢的那一側了。可是，光照和熱都會影響到植物的生長，那么真正讓向日葵轉頭的原因到底是什么？

花兒朵朵向太陽

在植物體內有一種叫生長素的物質，它們的數量指揮著植物細胞的生長和分裂。而光照恰恰會影響生長素的分布，它們會跟光線玩“捉迷藏”。于是，莖桿受光照射一側的生長素濃度低，背光一側的生長素濃度高。這樣一來，背光一側的細胞生長會更快一些，而受光一側的比較慢，向日葵的嫩芽就朝太陽的方向彎頭了;夜晚的時候，向日葵的花盤會轉回來，因此，它隨著太陽轉頭之謎就不言而喻了——重力影響生長素的分布而產生轉頭的情況。但是，在向日葵花盤打開后，莖生長減緩，所以基本固定，但是仍有很小范圍的擺動。

不過，對生長素的影響，只是光照誘導植物運動的途徑之一。光照還可以影響細胞內水分多少（膨壓），促使花瓣和葉片運動。如果我們觀察一下蒲公英的花朵，就會發現，白天怒放的蒲公英花朵在太陽落山后都不見了蹤影，這就是因為細胞失去了光的刺激，改變了細胞膜的通透性，引發水分流動，從而造成兩側細胞壓力的變化，最終使得花序閉合起來。當第二天太陽升起的時候，在光的刺激下，細胞膜的通透性再次發生變化，于是蒲公英的花序就再次打開了。

白天怒放的蒲公英（圖片來源，PPBC攝影，徐曄春）

“終身大事”靠溫度

還有一種觀點認為溫度會影響向日葵轉頭，持此觀點的學者認為光，特別是冷光，對向日葵的轉動沒有影響，而熱卻會影響向日葵的轉動。因為熱量會影響花盤的纖維收縮，從而促使花盤轉動。據說，一旦在向日葵旁邊放置火盆，向日葵的花盤就會朝著火盆。但是未見到實驗數據。

事實上，有些花朵確實會感受到溫度變化，并且會根據氣溫的高低來決定自己的開花時間，郁金香和番紅花就是如此。因為溫度變化會引起花瓣背腹生長速度的變化，一般來說，處于夜晚低溫環境時，花瓣外側細胞的生長速度比較快，所以花朵處于閉合狀態，而白天溫度升高，花瓣內側的生長加快，促使花瓣向外打開。對植物來說，這可不是一個簡單的游戲，因為在合適的溫度下開放花朵，更有利于將自己的花粉傳播出去，同時接受花粉。當溫度不合適的時候，關閉花朵，可以有效地保護花粉和胚珠。看似簡單的運動，其實關系到植物的“終身大事”。

郁金香——隨著溫度把花開

不成熟的花盤會隨著太陽從東轉到西（圖片來源，PPBc攝影，李光敏）

延伸閱讀

1881年，英國科學家達爾文父子做過一個向光性實驗，證明在單側光的照射下，蘸（yi）草的幼芽會向著光源的方向彎曲。1928年，荷蘭植物學家溫特（Frits Warmolt Went）把一盆燕麥苗關在小黑屋里，經過一段時間之后，在一側用特殊的光照射它們，結果這些燕麥苗向著光彎曲了。這兩種幾乎是肉眼可見的向光性彎曲生長，揭示了光線對植物的影響之大。

螺旋狀排列的向日葵花盤（圖片來源，PPBC攝影，李光敏）

延伸閱讀

向日葵上的螺旋線

在很多畫作中，向日葵的花盤都被畫成了棋盤格子，但如果我們仔細觀察，就會發現，向日葵小花上的那些種子的排列順序并不是橫平豎直的。

仔細看一下，頭狀花序上的管狀花，組合成了一條條從中心向外延伸的螺旋線。在一個由300粒瓜子組成的花朵上，可以找到34條左旋的曲線和21條右旋的曲線。不僅如此，菠蘿和松果的花和種子也是類似的安排。數一數菠蘿上面的螺旋線，就會發現有的是8條，有的是13條，這些都是斐波那契數列里的數字。