缠绕植物的向性缠绕方向研究综述与数学表述

王 浩

缠绕植物属攀缘植物中的一类， 多数情况下指具有柔软茎、 可以攀附在其他植物茎上螺旋生长的草本植物。调查发现，不同缠绕植物的缠绕方向具有严格的种属特异性。对于某种植物而言，其自然缠绕方向是固定的，不取决于外界条件的作用， 尽管有时特定的缠绕方向不利于植物生长。缠绕植物的缠绕方向可能属于一种遗传上较为保守、起源较早的性状，这将在后面加以论述。本文将通过调查和总结多种缠绕植物的缠绕方向，进行这些植物起源地的推测，并对缠绕性状的起源做出理论上的解释。

调查发现，近90%的缠绕植物茎的向性生长方向为右旋， 这些植物不仅茎可表现出特定向性缠绕，在植物体的其他器官上，有时也可见特定的旋转方向。实验证实，多数情况下，植物的缠绕方向与外界条件无关， 外界条件包含科里奥利力、太阳辐射角等。虽然外界条件无法改变植物的缠绕方向， 但是外界条件很有可能是缠绕植物进化早期选择缠绕方向的决定性作用。调查发现，来自北半球的植物多为右旋，来自南半球的植物多为左旋。可推测，外界条件在进化早期对植物缠绕方向的分化的影响可能通过影响生长素（β-吲哚乙酸）的分布实现。随后推测， 植物茎内可能存在一种定向横向运输生长素的结构， 使得植物的缠绕方向不易受外界条件而改变。目前学界普遍赞同的假说有以下两种。

图1 缠绕植物的手性

假说一：太阳辐射角假说

以北半球为例来说明太阳辐射角对植物缠绕方向的影响。……