蓝色叶片帮助植物提高光合作用效率

题图

植物的叶片通常是绿色的,但也有少数植物的叶片由于结构色而呈现独特的蓝色。一项研究表明,这种蓝色叶片或许可以帮助植物更好地进行光合作用。

结构色指的是由于某些微观结构的存在,可见光中某一特定波长的光比其他波长的光更为强烈地被反射或者散射,从而使物体呈现特定的颜色。与通常的颜料色不同,这种颜色的形成不是由于化学物质对光的选择性吸收,而是微观结构导致的光的干涉,因此得名结构色。结构色在动物中很常见,例如许多昆虫和鸟类亮丽的蓝色就是来自结构色,但其实结构色现象也存在于某些植物中。那么结构色的存在对这些植物是否有特殊的意义呢?

来自英国的科学家们选择了秋海棠科的一种植物B. pavonina作为研究对象(研究中实际上选择的是这种植物与同科另一种植物的杂交种)。这种植物的叶片呈现独特的蓝色。此前的研究认为,这种植物的叶片之所以呈现蓝色,是因为其叶片中光合作用进行的场所——叶绿体中被称为类囊体的结构存在特殊的周期性结构,能够强烈反射蓝光。因此研究人员猜测,这种独特的结构或许对植物的光合作用有所帮助。

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1.pavonina的叶片(a) ,光学显微镜(b) 和电子显微镜(c) 下的类囊体(图片引自原论文)

实际测试结果证实了研究人员的猜测:成周期性规律排布的类囊体不仅帮助B. pavonina的叶片更好地吸收红光和绿光,而且在入射光较弱的情况下,这些结构还能够提高植物对吸收的光的利用效率。考虑到这种植物主要生活在光线较弱的林荫下,结构色的存在或许对它们的生存有着重要的意义。研究人员还指出,还有一些与秋海棠亲缘关系不近,但同样生活在林荫环境的植物其叶片的叶绿体中也存在周期性结构。因此,利用结构色来提高光合作用的效率或许在植物界并非个别现象。

(文/魏昕宇)

报道:http://www.sciencemag.org/news/2016/10/blue-leaves-help-plants-get-extra-energy-sun

论文:http://www.nature.com/articles/nplants2016162