百年前古莲子开花,史无前例?曾经还发现2000岁古莲!

百年前古莲子开花,史无前例?曾经还发现2000岁古莲!

圆明园如园遗址考古发现的百年古莲子,经过精心栽培养护后首次绽放便吸粉无数,开启了刷屏模式。

圆明园古莲

这种被广为人知的莲花“复活”事件,上一次可能还要追溯到“夜华君”重生。

图片来源:《三生三世十里桃花》

开个玩笑,其实这次的古莲开花并不是第一次发生啦, 有关古莲子的发掘和培育,由来已久 。

明代《北游录记闻》(卷五十五)即有记载:“赵州宁晋县有石莲子,皆埋土中,不知年代。居民掘土,往往得之数斛者,状如铁石,肉芳香不枯,投水中即生莲。”类似的事件在更早的时间肯定还有很多,只是未能被记录在册或留存后世而已。

进入20世纪,古莲子的发现与栽培开花出现了小小的井喷。在1923年,日本植物学家大贺一郎博士在辽宁大连市普兰店(旧称新金县)发现了种龄在120-400年之间古莲子,并使其发芽。

上世纪五十年代,中科院植物研究所的科研人员从普兰店挖出了一批古莲子,并成功地诱导它们开出了美丽的花朵。

普兰店古莲

1975年,大连自然博物馆的科研人员也采集到普兰店古莲子,后来由大连市植物园进行培植而开花。

这些普兰店出土的古莲子,经C14放射性同位素测定, 最高寿者近1300年 , 相当于每次寿命70岁的唐僧转世近20次 。如此高龄尚能“复活”、开花,所以,每当出现古莲开花的消息都被传为奇谈便不足为怪了。

除了普兰店之外,国内其它地区也有不同“年龄”的古莲子不断出世。1984年夏,北京西郊温泉乡太舟坞村(又名太子府)种龄在580±70年的古莲在池塘绽放,命名为太子莲。

2013年,在山东梁山县平原水库挖掘出了种龄在598-731年之间的古莲子,经培育成功成苗开花,命名为梁山古莲。此外,在沈阳附近、北京肖家河、河北省三河、山东省济南城北、河南开封等地也曾挖掘到古莲子。

梁山古莲

不仅国内,国外也有重量级的古莲子问世。 1951年大贺一郎在日本千叶县的一处遗迹发现了达2000余岁的3粒古莲子,其中1粒被成功培育成了有名的‘大贺’莲,在当时被誉为“世界最古老的花” ,这也是迄今为止所发现最高寿的古莲子。

大贺莲

简单推算, 这几粒莲子成熟、落地之时,正值东汉初期,说不定光武帝刘秀曾经目睹过它们父母盛开时的芳颜。 如今,‘大贺’莲被日本千叶县指定为“天然纪念物”进行保护,并成为千叶市的市花,因此‘大贺’莲在科普教育中发挥了积极作用。

莲子长寿、千年不死,故有奇异种子、长命种子、活化石及石莲子等美称。已出土的古莲子,有些批次的发芽率可达90%以上,甚至能全部发芽。

那么古莲子埋藏了成百上千年,为什么仍保持着旺盛的生命力,照常可以萌芽、开花呢?

我们得从多方面揭示这个秘密。

1.莲子自身的结构特点 :成熟干燥的莲子其果皮十分坚硬,显微观察发现,莲子的果皮包含坚固而致密的栅栏组织,其下还有由多层细胞壁发生角质化而增厚的细胞组成的厚壁组织,在栅栏组织内还存在一种特殊的胼胝性物质组成的明线。

这些结构使莲子内部形成封闭的环境,将莲子与外界隔绝,可防止莲子与外界发生水分、气体交换,使莲子长期处于休眠状态,这是古莲子维持生命力的重要原因。

2. 生理生化因素 :莲子果皮和种皮中含有较高的不饱和脂肪酸,使其具有较强的抗氧化能力;种皮中含大量的脱落酸(ABA),增强其对外界不利条件的抗性并有利于莲子处于休眠状态,而莲胚及子叶的ABA含量极低,又使莲胚长期保存萌发潜势。莲胚中高水平的SOD(超氧化物歧化酶)活性,能保护质膜结构不被氧化破坏,保持了细胞结构的完整性。

莲胚轴中存在十几种能耐110℃高温的热稳定蛋白,这些耐高温蛋白可在植物受到胁迫时协调其他蛋白行使正常的功能。

另外,莲子内含特别丰富的氧化型抗坏血酸和谷胱甘肽等物质,对保持莲子的生命力也起重要作用。

3. 古莲子所处的环境条件 :古莲子通常深埋在泥炭层中,氧气少、温度低且变化幅度小,泥炭的吸水防潮性能好,基本上是一个比较密闭恒定的环境,这些外界条件对维持莲子活力也起到不可忽视的作用。

基因决定性状, 古莲子长寿的特性从根本上讲是由遗传物质决定的 ,我国有科研人员克隆了莲子可能的长寿基因,在拟南芥中进行了验证,尚不能在荷花中验证。而且分子遗传机理是非常复杂的,有待进一步研究。

古莲子沉睡了这么久,与现在的莲子相比有什么差异?

在莲子形态上,古莲子和现在莲子并无非常巨大的差异, 部分古莲子会在形状或色泽等细节上表现略不同。

例如有些古莲子较现代莲子 表面色深、光滑、有光泽、无残存花柱、果皮质脆、易碎、胚芽颜色深 ;在莲子结构上,由于古莲子埋藏地下很久,有些腐蚀或老化现象,其表皮已经消失, 基腔边缘红褐色比现代荷花颜色更深些等 ;在生理方面,多数文献指出古莲子比现代莲 发芽更快、生长势更强 。

但圆明园出土的古莲子据专家介绍生长速度较现代荷花慢、长势弱。这可能由古莲子本身基因型以及生命活力的差异所致。

古莲植株和花朵的形态,与现存的原始的野生荷花相比区别并不大,都属于中大型植株,单瓣红色类型。当然,也有个别古莲子培育成苗后表现为叶片畸形、出现浅红色斑点等一些现象,科学家推测常年的土壤辐射累积是引起此结果的原因之一。

人们一想到这可是千百年的古物,说不定哪位历史人物曾与其偶遇过,这种自带神秘色彩的属性,给古莲子增加了不一样的气质。

如何唤醒沉睡百年甚至千年的古莲子?

束缚古莲子不能萌发的重要原因是其坚硬的果皮阻止了水分渗入,可直接把莲子在砖头或水泥地面等摩擦,破坏外果皮,也可采用锉刀或老虎钳去掉部分果皮,但最方便的方法是用手枝剪在古莲子一端剪去少量果皮,随后将古莲子浸泡在水中,在温度大体高于20度的条件下,便能使其萌发出芽。

这与现在的普通莲子的浸种催芽处理方法类似。但需要注意的是,古莲子数量少,千百年“高龄”的更是稀少而珍贵,在诱导出芽、栽培促花的过程中要给与加倍的精心照料。

古莲子有什么价值?

现在出土的各种千百年历史的古莲子,其中部分很可能是现代荷花的祖辈。换句话说, 它们自身携带的部分遗传信息很可能在现存的荷花种质资源中找不到了。

因为,在漫长的自然及人工选择过程中,物种进化或地球环境变化可导致种群甚至物种灭绝,古代莲的某些遗传信息,如某些抗病基因或控制花色的基因,被筛选丢失了。

这些古莲子的出世,可能保留了一些现存莲属植物的一些未知基因信息,为我们提供了新的宝贵基因资源。利用这些古莲子作为材料,通过人工授粉杂交,就可以选育出一些含古代莲血统的优良品种,如‘中日友谊’‘秋水长天’等。

2008年, 大连普兰店古莲研究所的36粒普兰店古莲子还有幸搭载“神七”飞船漫游太空,发生了变异,返回后从中培育出了‘飞天古莲 ’ ,为我国的莲种质资源提供了一份极为特殊的材料。

此外,古莲子也为揭示荷花亲缘关系、研究荷花起源与进化等问题提供了极佳的材料;对种子休眠、维持种子生命力、延长种子寿命等技术开发也具有重要的启示作用;同时,古莲子对出土文物考证和古地质地貌的研究也具有十分重要的意义。

【 参考资料 】

1. Hu-hui Chen et al. Ectopic expression of NnPER1, aNelumbo nucifera1-cysteine peroxiredoxin antioxidant, enhances seed longevity and stress tolerance in Arabidopsis. Plant Journal,2016, 88: 608–619

2. Ogha. On the longevity of seedsofNelumbo nucifera. Botanical Magazine, 1923, 37:439-444.

3.Shen-Miller et al. Exceptionalseed longevity and robust growth: ancient sacred lotus from china. AmericanJournal of Botany, 1995, 82(11): 1367-1380

4. Shen-Miller et al. Long-living lotus:germination and soil gamma-irradiation of centuries-old fruits, and cultivation, growth, and

5.顾增辉等.太舟坞古莲与普兰店古莲种子的萌发与活力. 植物生理学通讯,1988,34(4):26-29

6.黄国振. 是何种因素决定莲子可长命百岁? 花木盆景(花卉园艺), 2007(7):7-8

7.李曜东等. 古莲子与现代莲子ABA含量和SOD活性的比较研究. 植物学通报,2000,17(5):439-442

9.邢湘臣. 古莲子长命缘说. 化石, 1984 (3):4-5

10.徐本美等. 关于古代“太子莲”的研究. 种子,1999(4):32-35

11.张义君等. 对沉睡六百余年的太子莲莲子的研究. 种子,1985(6): 1-3

12.张义君. 漫话古代莲. 农业考古, 1986(2) :256-266

本文作者:刘青青,上海辰山植物科研中心工程师,主要从事荷花等观赏植物遗传育种。刘凤栾,上海辰山植物科研中心副研究员,主要从事园林植物遗传育种。

鸣谢:本文由辰山植物园田代科提供科学指导。