長著白色小花的延齡草,在花叢中實在不算起眼,卻是植物界中少有的“變形者”——它的花瓣能變成葉子。這究竟是怎么一回事?
延齡草僅有三片花瓣,在某些情況下,它的花瓣會變得像葉子一般,不僅是顏色,連質(zhì)地都和葉片完全一樣?;ㄗ?nèi)~并非魔法,而是因為延齡草受到了一種名為“植原體”的致病微生物的攻擊。植原體入侵延齡草后,通過分泌相關(guān)蛋白改變花瓣細(xì)胞的基因表達(dá),從而使花瓣出現(xiàn)綠色的條紋,變得越來越像葉子。
當(dāng)然,植原體還會對其他植物展開“變?nèi)~”攻擊。萬壽菊和月季花感染植原體后,它們的花瓣不再是鮮艷可人的黃色或是粉色,而是變成像葉子一樣的綠色。植原體對植物的影響可不只是把花瓣變成葉子這么簡單?;ㄆ鞯母淖兺ǔ茐闹参镎5纳M(jìn)程,導(dǎo)致植物無法繁殖。
植原體侵襲植物的例子在世界各地都能找到,而且受感染的植物種類也十分廣泛,其中還包括我們常吃的草莓。眾所周知,草莓被我們食用的部分其實是草莓的花托,上面的“小麻點”才是它的果實(瘦果)。感染植原體的草莓果實會開始發(fā)芽,逐漸長出葉子,原本光潔的草莓會變得“毛刺刺”的,被感染的草莓也就不能食用了。但目前來看,似乎只有特定地區(qū)、特定品種的草莓才會被植原體感染,我國本土的草莓就沒有發(fā)生過這樣的情況,這可能與遺傳和環(huán)境因素有關(guān)。
白色的延齡草上出現(xiàn)綠色條紋
藍(lán)色的繡球花變綠
被植原體侵染的草莓長出葉子
歐洲傳說中的女巫,出場總帶著神秘詭異的色彩,在昏暗的夜晚騎著掃帚在空中飛行,因而她們的“掃帚”也被視為不祥之物。當(dāng)現(xiàn)實中的你在樹林里散步時,或許真能因為看見樹上的“女巫的掃帚”,而冷不防地被嚇一跳——在有些樹的樹枝末端處雜枝叢生,和正常枝葉明顯不同,就像一團(tuán)掃帚。你不禁懷疑是否真的是女巫將掃帚遺留在樹上
然而事實上,并不是女巫的駐留讓樹變得如此不同。除了槲寄生等寄生植物會在樹枝上形成團(tuán)狀物,植原體的入侵也可能使樹木的樹枝末端變得異常濃密——從一個點長出許多枝條密集成簇,好像“女巫的掃帚”一樣。在日本,這種樹枝末梢雜枝叢生的現(xiàn)象被稱為“天狗巢”。天狗是日本志怪傳說中流傳最廣的妖怪之一,與西方的女巫一樣,飛行自如。這么看來,不論是女巫還是天狗,都帶有古怪奇異的傳說色彩,而且可以隨意飛行。這正好與植原體的特征相同——不易被觀察到,并且通常以風(fēng)或飛行的昆蟲為媒。
“女巫的掃帚”
植物感染植原體后長出的葉子通常是幼態(tài)葉,枝葉不會長高或變粗。頂芽的生長受到抑制,側(cè)芽的生長便失去控制,長出許多小枝和小葉;小枝的頂芽同樣受到抑制,于是也長出許許多多的側(cè)枝和小葉……如此反復(fù)無序的生長,使枝條間的距離縮短,葉片變小,長成巨大的“掃帚”。樹木的正常生長結(jié)構(gòu)被破壞,因此也無法結(jié)果和向上生長,生命進(jìn)程因而中斷,停留在年輕的狀態(tài)。
雖然“女巫的掃帚”對樹木本身沒有生命威脅,但這一癥狀會嚴(yán)重影響樹木正常的生長繁殖,使其無法結(jié)果。然而,正是這種酷似巢穴的結(jié)構(gòu)為鳥類和哺乳動物提供了庇護(hù),例如在其中筑巢的北方飛鼠。阿拉斯加內(nèi)陸地區(qū)的飛鼠時常以樹洞和“女巫的掃帚”作為冬季的庇護(hù)所,每當(dāng)冬季氣溫開始驟降時,它們便會跑出原本的洞穴,爬上樹,在“掃帚”里抱團(tuán)冬眠。
你或許聽說過,有些寄生物種能把宿主變成“僵尸”,并對宿主任意操控。有一種名為偏側(cè)蛇蟲草菌的真菌,可以寄生在木匠蟻體內(nèi)。被感染的木匠蟻會離開位于樹冠的蟻巢,爬到附近的植物上,死死咬住一片葉子的葉脈。而它停留的高度,正好是溫度和濕度都適合真菌生長的高度。
植原體則會把植物變成“僵尸”。植原體的傳播主要依賴其他細(xì)菌、真菌或昆蟲的活動,它們一般會以吸食汁液的昆蟲為媒介,比如葉蟬。攜帶植原體的葉蟬用針狀的口器刺穿韌皮部進(jìn)食時,不可避免地會將其唾液中的一些植原體轉(zhuǎn)移到新的宿主植物身上,從而幫助植原體完成一次入侵。進(jìn)入植物體內(nèi)后,植原體便開始分泌一種特殊的蛋白,這種蛋白可以改變宿主的基因表達(dá),使其不斷長出更多的幼態(tài)葉,而這個時候其他未被感染的正常同類正在慢慢成熟、衰老……
“僵尸”木匠蟻
植原體以葉蟬為“交通工具”,前往植物體內(nèi)實現(xiàn)寄生
對植原體來說,如此操控植物有什么好處?原來,受植原體感染的植物基因表達(dá)被改變,生長發(fā)育節(jié)奏被打破,壽命變長,從而能接納更多的昆蟲前來用餐。植原體也可乘著這些“交通工具”,前往更多的植物體內(nèi)寄生,實現(xiàn)更廣泛的傳播。這么看來,使花瓣變得更像葉子,很有可能是為了誘惑葉蟬集中在受感染的組織上進(jìn)食。有時,植原體也可通過嫁接或菟絲子等寄生植物傳播。
植原體沒有細(xì)胞壁,因此對一些可以抑制細(xì)胞壁合成的抗生素并不敏感。從目前的農(nóng)業(yè)研究來看,植原體、病毒、細(xì)菌及螺原體的復(fù)合侵染已成為一些作物共同面臨的嚴(yán)重問題,并造成了更多的協(xié)同損失。但在農(nóng)業(yè)以外領(lǐng)域的數(shù)據(jù)仍然比較缺乏,需要進(jìn)一步探索植原體侵染植物的目的和具體機制。