武大黄双全教授研究组探索红叶之谜取得新进展

　　每到秋天，人们都被“万山红遍，层林尽染”的自然景观所陶醉、所震撼。绿叶为什么要变色呢?植物是地球生态系统中的生产者，将光能转化为自己和其它生物可以利用的化学能。光合作用的主要色素是叶绿素，由于在叶子生命周期中存在大量的叶绿素，所以我们看到的叶子主要是绿色的。

　　在北温带的森林中，落叶的树叶子在秋天常常变为红色或者黄色。早期人们认为秋叶在凋落之前变色，是因为叶子逐渐衰老，其中的叶绿素分解;但是调查发现，很多植物鲜艳的秋叶是因为合成了新的色素，并不是原有色素的显现。例如，在哈佛大学树木园中约70%的木本植物在叶子衰老过程中产生了“花青素”。二十世纪英国著名的进化生物学家威廉・汉密尔顿认识到秋叶颜色的变化是一个能源消耗的过程，植物付出了较高的代价：失去了光合作用，而且要合成新的色素。汉密尔顿等提出一个有趣的假说，红叶可能是给植食性昆虫(蚜虫等)的警戒视觉信号：警告昆虫别来秋叶上产卵过冬，这样植物在来年受到虫害的几率就低。

　　叶子除了衰老时变为红色，很多种类植物的幼叶也是红色的，而不是绿色。只要留意一下身边的植物，例如樟树、桂花树，幼叶不为绿色而是带明显的红色。对新加坡一个自然保护区内的热带森林的树木调查表明，60%的树种幼叶表现出延迟变绿的现象。为什么新生的叶子不是绿色的呢?

　　如果汉密尔顿的观点是对的，含花青素的红色树叶可以降低了虫害，幼叶为红色就比为绿色的获得了较高的生存机会。那为什么有些植物的叶子在生长发育过程中一直是绿色的呢?

　　为回答这个问题，武汉大学生命科学学院的博士生陈颖卓在导师黄双全教授的指导下，利用业余时间对校园及附近的76种木本植物进行了观察研究。记录植物幼叶、成叶和老叶的颜色，并对比幼叶和成叶的一系列机械保护结构(表皮毛、复表皮和角质层加厚等)。他们发现，幼叶为绿色的树种具有明显的保护结构，幼叶为红色的物种具有保护结构的比例要少得多;对各项特征的系统学分析表明，在植物演化过程中，一旦红叶特征丢失，绿叶会迅速演化出高水平的机械保护来补偿红色的缺失。这些结果说明，相对于红色幼叶，绿色幼叶减少敌害的方式是采用机械的防御策略来保护自己。这项工作考虑植物防御的多样性策略，研究叶色变化的适应意义，分析了前人研究红叶中忽视的一个方面，为解释红叶的进化意义提供了新的线索。其相关成果在国际知名杂志《Oikos》上在线发表，"Chen Y-Z & Huang S-Q. Young leaves that are red have relatively poor mechanical defense"。

　　该工作采用简单的徒手切片，在显微镜下观察植物的叶片特征。所用的方法和实验仪器简单，大一的学生都具备的实验技能。可见，观察了解身边的生物，也能探索有趣的自然之谜。