首先，請(qǐng)大家辨認(rèn)一下上面的圖片中都是什么植物？
答：這幾種都長(zhǎng)得差不多，都挺像大蒜頭的，我們最熟悉的要數(shù)后面兩種，它們便是經(jīng)常出沒在廚房的洋蔥和大蒜，而前面兩種可能喜歡養(yǎng)花的花友們比較熟悉，是郁金香和百合的種球。
那么問題又來了，這些部位屬于植物的哪個(gè)器官（根、莖、葉、花、果實(shí)、種子）？
答：都是植物的莖，但不是一般的莖，是變態(tài)莖的一種，屬于鱗莖。
今天，我們就跟大家聊聊那些長(zhǎng)得圓鼓鼓的像蒜頭的莖。
01
莖變態(tài)的類型
大家都知道，器官的變態(tài)在植物中很常見，具體而言，是由于環(huán)境的影響造成器官功能的改變，從而導(dǎo)致形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變異，變態(tài)主要發(fā)生在葉、根、莖這些營(yíng)養(yǎng)器官中。
其中莖的變態(tài)類型最多，按照所處的位置分為地下莖變態(tài)和地上莖變態(tài)。
皂莢的莖刺、葡萄的莖卷須、假葉樹的葉狀莖等都屬于地上莖變態(tài)；開篇提到的鱗莖，還有球莖、塊莖、根莖都屬于地下莖的變態(tài)。
由于內(nèi)容太多，容易混淆，塊莖根莖后面會(huì)有專門的文章介紹，今天主要介紹鱗莖以及與其相似的球莖。
02
什么是鱗莖？
鱗莖是一種節(jié)間縮短，著生肉質(zhì)或膜質(zhì)變態(tài)葉的地下莖。洋蔥是鱗莖植物的典型代表，將洋蔥縱切，可以看到一個(gè)扁平的、節(jié)間縮短的鱗莖盤，其上的頂芽將來會(huì)發(fā)育成花序。四周肉質(zhì)的鱗片葉，層層包圍鱗莖盤，貯有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，最外圍還有幾片膜質(zhì)鱗片葉保護(hù)，葉腋有腋芽。
大蒜的莖基部也變態(tài)為鱗莖盤，其上的腋芽發(fā)育膨大而成為子鱗莖，即我們食用的蒜瓣。
03
鱗莖的結(jié)構(gòu)與功能
鱗莖中貯藏有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，百合鱗莖具有“庫(kù)”和“源”的雙重功能，在不同時(shí)期發(fā)揮著不同的作用。
淀粉是百合鱗莖中碳水化合物的重要儲(chǔ)藏形式，常以淀粉粒的形式存在于組織細(xì)胞中。通過實(shí)驗(yàn)觀察，在百合種植期和生長(zhǎng)期，鱗莖主要作為“源”提供能量物質(zhì)供莖葉及花芽生長(zhǎng)發(fā)育。
當(dāng)然，展葉之后葉子便作為主要的“源”通過光合作用提供能量給兩個(gè)“庫(kù)”——鱗莖和花芽。但是開花之前，花序是主要的“庫(kù)”，而開花后，新球（鱗莖基部長(zhǎng)出的小鱗莖）是主要的“庫(kù)”。
因此，從生長(zhǎng)期到盛花期鱗莖是作為次要的“源”和次要的“庫(kù)”，因此鱗莖內(nèi)的碳水化合物處于動(dòng)態(tài)的變化中。
花期結(jié)束至收球期，鱗莖轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕摹皫?kù)”，通過新球的形式進(jìn)行淀粉積累。
百合種球結(jié)構(gòu) 圖源：參考文獻(xiàn)3
百合鱗莖作為重要的儲(chǔ)能器官，主要以蔗糖和淀粉的形式進(jìn)行物質(zhì)積累，淀粉和蔗糖是碳水化合物的主要形式，維持多種形式的碳水化合物的平衡和協(xié)調(diào)，具有調(diào)節(jié)植物源、庫(kù)關(guān)系的作用，百合鱗莖的發(fā)生發(fā)育與碳水化合物代謝密切相關(guān)。
百合外層鱗片中大小顆粒的淀粉粒 圖源：參考文獻(xiàn)2
04
鱗莖是如何形成的？
鱗莖形成的過程叫做鱗莖化，是鱗莖類植物形態(tài)建立過程中的特異化發(fā)育，是植物特定基因表達(dá)的結(jié)果。
其形成機(jī)理可認(rèn)為是光照和溫度等外界環(huán)境條件誘導(dǎo)下，引起體內(nèi)生理狀態(tài)發(fā)生變化，激活鱗莖形成基因，表達(dá)產(chǎn)生相應(yīng)的特異蛋白，催化特異反應(yīng)。內(nèi)源激素進(jìn)行新的平衡，糖代謝和氮素代謝等體內(nèi)生理代謝發(fā)生途徑或速率上的變化，最后在形態(tài)上表現(xiàn)為細(xì)胞膨大生長(zhǎng)加快，伸長(zhǎng)生長(zhǎng)逐漸停止，鱗莖形成開始。
此外，科學(xué)家指出，光周期的長(zhǎng)短對(duì)鱗莖形成有著決定性的作用。
無論洋蔥型還是大蒜型，較長(zhǎng)的日照均有利于鱗莖的形成和膨大。鱗莖形成過程中，溫度和光周期之間有相互促進(jìn)的作用。在長(zhǎng)日照下，溫度高時(shí)，鱗莖形成所需的日數(shù)較少，溫度低時(shí)，鱗莖形成所需的日數(shù)較多。最后，鱗莖的形成也可能與內(nèi)源激素的變化有關(guān)。
05
鱗莖與球莖的區(qū)別
與鱗莖容易混淆的一種變態(tài)地下莖——球莖，也是比較常見的，它是節(jié)間短縮、膨大成球形的地下變態(tài)莖，常具有顯著的頂芽。
比如，荸薺的球莖由纖匍枝頂端發(fā)育而成，球莖頂端有粗壯的頂芽，節(jié)與節(jié)間明顯，節(jié)上有干膜狀鱗片葉和腋芽。球莖貯有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可用作營(yíng)養(yǎng)繁殖。
大家可能會(huì)吐槽，不少球莖和鱗莖會(huì)因?yàn)樵谕庥^上相似而難以辨別，但其實(shí)很好區(qū)分：
1、鱗莖的莖被一層一層的肉質(zhì)葉包裹起來，而球莖側(cè)面切開看到是實(shí)心的。
2、鱗莖的莖縮短成鱗莖盤，球莖的地下莖變態(tài)成球形或扁球形。
3、球莖頂端有發(fā)達(dá)的頂芽，鱗莖沒有明顯的頂芽。
06
常見的鱗莖植物
這里還需要給大家科普一個(gè)小知識(shí)，市場(chǎng)上所謂的“球根花卉”是一類泛指，是包含鱗莖類、球莖類、根莖類、塊根類、塊莖類在內(nèi)的多年生草本花卉。
球根花卉大多是具有由地下莖或根變態(tài)形成的膨大部分的多年生草本花卉。球根花卉廣泛分布于世界各地，共有數(shù)百種。
以郁金香為代表的球根花卉綻放在世界各地，以優(yōu)雅高貴的姿態(tài)和豐富多彩的顏色深受人們的喜愛。跟郁金香類似的球根花卉還包有風(fēng)信子、洋水仙、葡萄風(fēng)信子等等，它們都屬于鱗莖。
除此之外，百合也是重要的球根花卉，百合是百合科百合屬植物，是一種藥食兼用的植物，并具備觀賞價(jià)值。鮮花含芳香油，可作香料。鱗莖含豐富淀粉，是一種名貴食品，亦作藥用。
07
常見的球莖植物
藏紅花，大家可能都聽說過，是一種名貴的中藥材。
藏紅花又叫番紅花、西紅花，是鳶尾科番紅花屬多年生草本植物。全株花卉只有雌蕊部分可用，每朵花有 3 根雌蕊，大概 200 朵花才可采收到 1 克重的雌蕊。
其實(shí)番紅花的花也很漂亮，早春開放，可做觀賞植物。
還有上文提到過的荸薺，這也是一種大家耳熟能詳?shù)那蚯o植物，一般在菜市場(chǎng)或者水果攤都能買到，生食荸薺清脆爽口、味甜多汁，所以還有“地下雪梨”之稱。
荸薺既可作為水果直接食用，又可作為蔬菜與其他食材搭配煮湯，煮粥或做成其它美味菜肴，還可以加工成果脯、蜜餞、罐頭、飲料、酸奶等產(chǎn)品。荸薺營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，含有蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維等多種功能活性成分。
最后介紹一種叫做苤（piě）藍(lán)的植物，也叫擘藍(lán)(bāi lán)、球莖甘藍(lán)，是十字花科的二年生草本植物，其球莖具有食用價(jià)值，可鮮食、熟食或腌制。
記得小時(shí)候，院子里幾乎每年都種著苤藍(lán)，成熟時(shí)，常常能吃到一道涼拌苤藍(lán)，脆脆的口感配上辣椒的香味，讓人印象深刻。每年秋天大人還會(huì)專門腌制苤藍(lán)，供全家在冬季蔬菜較少時(shí)食用。
當(dāng)你再看到那些像大蒜的植物時(shí)，知道是什么部位了嗎？
參考文獻(xiàn)：
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[2]吳莎莎，呂英民，張啟翔.2010. 百合鱗莖發(fā)育過程中鱗片超微結(jié)構(gòu)的變化. 園藝學(xué)報(bào)2010,37（2）:247-255；
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[3]張雪敏，李佳敏等. 2022. 百合鱗莖發(fā)生發(fā)育研究進(jìn)展. 分子植物育種，2022年7月28日網(wǎng)絡(luò)首發(fā)：https://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20220728.1205.008.html；
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出品｜科普中國(guó)
作者｜張莉俊 中國(guó)科學(xué)院武漢植物園高級(jí)工程師
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