你可能会认为，花朵在选择交配对象时没有太多的选择，因为它们扎根于地上，无法移动。

然而，当日本名古屋的科学家使用强大的显微镜研究受精过程时，他们惊讶地发现开花植物的雌性部分(胚珠)可以排斥花粉中的精子，并将它们引导到同一植物中附近未受精的胚珠中。

首先，了解开花植物的繁殖方式很重要。就像动物一样，开花植物也进行有性繁殖，雄性和雌性部分结合在一起，创造新的生命。

在开花植物和动物中，这些生殖细胞(也称为配子)包含正常成年细胞中一半的染色体。配子的融合恢复了染色体的正常数量，并允许胚胎发育，胚胎最终可以发育成成年个体，就像您周围看到的植物和人一样。

大多数生物产生的精子数量远多于卵子数量。在哺乳动物的繁殖过程中，精子具有高度的流动性，许多精子几乎同时到达卵子。然而，多次受精很少发生。这会引入不需要的染色体，使胚胎的基因组失衡，并可能导致发育异常，包括死亡。

在将一个精子和一个卵子配对时，开花植物也面临类似的挑战，但它们的处理方式与我们这样的哺乳动物截然不同。植物中卵子和精子的产生过程也更为复杂。

花粉携带雄配子，由称为花药的特殊器官产生。花药是构成雄蕊顶端的椭圆形部分。花药破裂时(这需要与花朵发育同步)，成熟的花粉粒会暴露出来。这些花粉粒通常会通过风、昆虫、鸟类或其他传粉媒介转移到花朵的雌性部位。但众多生物守门人或屏障确保只有合适的配对才会发生。

当花粉到达雌蕊的粘性接受表面(称为柱头，雌蕊的一部分)时，花粉必须在柱头上发芽。然后，花粉沿着花柱向下生长，到达位于胚珠深处的卵子。花粉只有与雌蕊相容才能做到这一点。就像动物一样，家族内繁殖对植物来说也存在一些缺点，例如生长不良。

为了避免这些问题，大约50%的开花植物物种已经发展出一种称为自交不亲和性的机制，这有助于防止近亲繁殖。例如，当花粉和雌蕊蛋白相互识别为来自同一植物时，就会发出信号阻止花粉管的生长，从而阻止受精。

但许多花粉粒可以落在柱头上并发芽。那么，植物如何确保每个胚珠只被一个花粉管穿透呢?利用活细胞显微镜和特殊的荧光追踪器，科学家可以观察和测量细胞内部的变化。这项技术通过监测细胞活动的不同方面(如能量水平、酸度和细胞结构)帮助我们了解如何控制花粉管的生长。

日本最近的研究利用先进的成像技术，表明蛋白质信号通过一种称为趋化性的过程引导花粉管到达子房内的单个胚珠。趋化性有点像导航系统，花粉管生长的尖端会瞄准这些蛋白质信号的来源。

该系统还确保每个胚珠只与一个花粉管配对。研究人员发现该系统还包括一个排斥信号。一旦花粉管固定在一个特定的胚珠上，不同的信号就会阻止其他花粉管接近同一个胚珠，并将花粉管重新定向到其他胚珠。

这种精确的协调确保了成功受精和高效的种子生产，这对于生产我们的食物至关重要。

花粉管将精子细胞释放到胚珠中时，还有另一道屏障。大多数不开花植物(通常称为“低等”)，如蕨类植物、苔藓和藻类，都有与动物精子相似的可移动雄配子。然而，开花植物的精子已经失去了移动能力，通过花粉管运送到目的地，花粉管的生长速度可达每小时1厘米。

在花的雌性部分(柱头、花柱和胚珠)内，花粉管与雌蕊的各个部分之间会发生密切的交流。胚珠会分泌引诱剂，即所谓的LURE的小蛋白质，它们会引导花粉管向其生长。一旦花粉管到达胚珠，它就会进入并释放两个精子细胞。

在一个令人着迷的进化转折中，这两个精子进行双重受精：一个精子使卵细胞受精，而另一个精子使一个称为中央细胞的特殊细胞受精。受精卵细胞发育成胚胎，胚胎将长成一株新植物，而受精的中央细胞则形成胚乳。胚乳是一种支持和滋养胚胎的组织，就像哺乳动物胎盘滋养未出生的婴儿一样。

尽管在许多物种中胚乳都是暂时的，并且种子基本上只是胚胎，但在禾本科植物中，胚乳构成了成熟种子的很大一部分，我们收获这些种子来制作面包、米饭和粥等食物。

植物与我们如此不同，我们很容易认为它们很简单。但每年科学家都在进一步了解它们的生活有多么错综复杂。

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