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        寄生蘭花的小日子

        2023-06-19 23:26:17
        大自然探索 2023年5期
        關(guān)鍵詞:異養(yǎng)白化菌根

        植物通過光合作用合成糖類,這看似放之四海而皆準(zhǔn)的話也有例外。植物之間對(duì)水、光和營(yíng)養(yǎng)資源的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈,這導(dǎo)致一些植物并非自主進(jìn)行光合作用,而是選擇寄生其他生物。在寄生植物中,最特別的要數(shù)寄生真菌的植物,我們稱之為“菌異養(yǎng)植物”。

        蘭花成長(zhǎng)要靠真菌照顧

        完全依靠真菌生活的蘭花

        蘭花種子要靠真菌才能發(fā)芽。在蘭花生命的早期階段,真菌負(fù)責(zé)向蘭花種子提供礦物質(zhì)和碳水化合物。只有當(dāng)蘭花長(zhǎng)到足夠大,可以長(zhǎng)出葉子時(shí),它們中的大多數(shù)才會(huì)將自身光合作用產(chǎn)生的碳水化合物回饋給當(dāng)初照顧過它們的真菌伙伴。

        不過,一些蘭花在完全成長(zhǎng)后,因?yàn)榄h(huán)境所迫,又轉(zhuǎn)而繼續(xù)求助于真菌。生活在茂密森林樹冠下的蘭花無法獲得足夠的光線,因此它們中的不少品種采用混合營(yíng)養(yǎng):一方面積極地進(jìn)行光合作用,另一方面繼續(xù)依靠真菌獲得碳水化合物和礦物質(zhì)?;旌蠣I(yíng)養(yǎng)可能是蘭花中最普遍的生存策略。更有甚者,約有超過1%的已知蘭花物種已經(jīng)完全喪失了進(jìn)行光合作用的能力,如果沒有真菌,這些蘭花就無法生存。許多科學(xué)家相信,混合營(yíng)養(yǎng)是蘭花走向完全菌異養(yǎng)的第一步,突變蘭花也是如此。

        菌異養(yǎng)植物

        完全菌異養(yǎng)植物不含葉綠素

        通常情況下,菌異養(yǎng)植物會(huì)和菌根菌(一種幫助樹木根系獲取土壤養(yǎng)分的真菌)結(jié)合,從菌根菌那里獲得糖分等營(yíng)養(yǎng)。而菌根菌的糖分又是從周圍的樹木那里獲取的。也就是說,菌異養(yǎng)植物其實(shí)是偷取了樹木贈(zèng)與菌根菌的營(yíng)養(yǎng)。

        雖然這種由自養(yǎng)生物(樹木)、菌異養(yǎng)植物和菌根菌組成的三角關(guān)系看起來十分詭異,但在植物漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷史中,這種關(guān)系至少獨(dú)立進(jìn)化了46次,也就是說,不同時(shí)期、不同地區(qū)的許多不同物種都嘗試過菌異養(yǎng)這條生存路線。

        一些蘭花雖然體內(nèi)有葉綠體,但依然要從真菌那里獲取營(yíng)養(yǎng),它們被稱為“部分菌異養(yǎng)植物”。

        在樹木和真菌形成的共生關(guān)系中,樹木和真菌互相幫助,也互相索取

        白化蘭花開啟寄生模式

        科學(xué)家很早就注意到,一些自養(yǎng)型蘭花每隔幾代就會(huì)莫名其妙地白化——它們無法合成葉綠體。照理說,失去光合作用能力的突變體應(yīng)該很快就會(huì)死亡。然而,野外發(fā)現(xiàn)的白化蘭花卻照樣能生長(zhǎng)開花。

        科學(xué)家借助碳—氮同位素跟蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn),這些白化蘭花能夠存活,是因?yàn)檎婢谙蛩鼈兲峁I(yíng)養(yǎng)。白化蘭花和真菌的關(guān)系,已經(jīng)非常接近那些完全菌異養(yǎng)的蘭花品種和真菌之間的關(guān)系。

        當(dāng)然,從真菌那里接受營(yíng)養(yǎng)也要付出一定的代價(jià)。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),白化蘭花會(huì)消化部分真菌組織,以獲取所需的有機(jī)物和礦物質(zhì),但這個(gè)消化過程會(huì)讓白化蘭花的細(xì)胞接觸氧化成分并受損。

        另一方面,盡管白化蘭花采取了寄生的生存策略,但它們同時(shí)也會(huì)主動(dòng)地將從別處獲得的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)傳回給真菌。長(zhǎng)期以來,人們一直認(rèn)為菌異養(yǎng)是一種單方面有利的生存策略,只有真菌向植物輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但現(xiàn)在看來,至少在某些蘭花物種中,營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移是雙向的。

        白化的蘭花放棄了光合作用,轉(zhuǎn)而專門寄生其他生物

        雖然一些蘭花走上了完全靠真菌養(yǎng)活的生存路線,但完全菌異養(yǎng)并非是蘭花最理想的進(jìn)化路線。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),完全菌異養(yǎng)的蘭花沒有大多數(shù)蘭花的植株那么茁壯,并且產(chǎn)生的后代數(shù)量也較少??磥恚牒煤蒙婧头毖?,還是得自力更生,寄生只是權(quán)宜之計(jì)。

        什么是葉綠素?

        葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要色素蛋白,它能捕獲太陽光中的能量并以糖分的形式儲(chǔ)存起來

        菌異養(yǎng)植物

        某些植物完全依靠真菌的營(yíng)養(yǎng)生存,它們被稱為菌異養(yǎng)植物,例如某些白化(完全不含葉綠素)的蘭花

        混合營(yíng)養(yǎng)植物

        森林中的蘭花一般生長(zhǎng)在陰暗的林下區(qū)域,除了進(jìn)行光合作用,它們也會(huì)竊取真菌的養(yǎng)分(不過長(zhǎng)達(dá)后會(huì)回饋真菌)

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