寄生兰花的小日子

时间:2023-07-04 08:10:02 公文范文 来源:网友投稿

植物通过光合作用合成糖类,这看似放之四海而皆准的话也有例外。植物之间对水、光和营养资源的竞争非常激烈,这导致一些植物并非自主进行光合作用,而是选择寄生其他生物。在寄生植物中,最特别的要数寄生真菌的植物,我们称之为“菌异养植物”。

兰花成长要靠真菌照顾

完全依靠真菌生活的兰花

兰花种子要靠真菌才能发芽。在兰花生命的早期阶段,真菌负责向兰花种子提供矿物质和碳水化合物。只有当兰花长到足够大,可以长出叶子时,它们中的大多数才会将自身光合作用产生的碳水化合物回馈给当初照顾过它们的真菌伙伴。

不过,一些兰花在完全成长后,因为环境所迫,又转而继续求助于真菌。生活在茂密森林树冠下的兰花无法获得足够的光线,因此它们中的不少品种采用混合营养:一方面积极地进行光合作用,另一方面继续依靠真菌获得碳水化合物和矿物质。混合营养可能是兰花中最普遍的生存策略。更有甚者,约有超过1%的已知兰花物种已经完全丧失了进行光合作用的能力,如果没有真菌,这些兰花就无法生存。许多科学家相信,混合营养是兰花走向完全菌异养的第一步,突变兰花也是如此。

菌异养植物

完全菌异养植物不含叶绿素

通常情况下,菌异养植物会和菌根菌(一种帮助树木根系获取土壤养分的真菌)结合,从菌根菌那里获得糖分等营养。而菌根菌的糖分又是从周围的树木那里获取的。也就是说,菌异养植物其实是偷取了树木赠与菌根菌的营养。

虽然这种由自养生物(树木)、菌异养植物和菌根菌组成的三角关系看起来十分诡异,但在植物漫长的进化历史中,这种关系至少独立进化了46次,也就是说,不同时期、不同地区的许多不同物种都尝试过菌异养这条生存路线。

一些兰花虽然体内有叶绿体,但依然要从真菌那里获取营养,它们被称为“部分菌异养植物”。

在树木和真菌形成的共生关系中,树木和真菌互相帮助,也互相索取

白化兰花开启寄生模式

科学家很早就注意到,一些自养型兰花每隔几代就会莫名其妙地白化——它们无法合成叶绿体。照理说,失去光合作用能力的突变体应该很快就会死亡。然而,野外发现的白化兰花却照样能生长开花。

科学家借助碳—氮同位素跟踪技术发现,这些白化兰花能够存活,是因为真菌在向它们提供营养。白化兰花和真菌的关系,已经非常接近那些完全菌异养的兰花品种和真菌之间的关系。

当然,从真菌那里接受营养也要付出一定的代价。科学家发现,白化兰花会消化部分真菌组织,以获取所需的有机物和矿物质,但这个消化过程会让白化兰花的细胞接触氧化成分并受损。

另一方面,尽管白化兰花采取了寄生的生存策略,但它们同时也会主动地将从别处获得的营养物质传回给真菌。长期以来,人们一直认为菌异养是一种单方面有利的生存策略,只有真菌向植物输送营养物质。但现在看来,至少在某些兰花物种中,营养转移是双向的。

白化的兰花放弃了光合作用,转而专门寄生其他生物

雖然一些兰花走上了完全靠真菌养活的生存路线,但完全菌异养并非是兰花最理想的进化路线。科学家发现,完全菌异养的兰花没有大多数兰花的植株那么茁壮,并且产生的后代数量也较少。看来,要想好好生存和繁衍,还是得自力更生,寄生只是权宜之计。

什么是叶绿素?

叶绿素是植物进行光合作用的重要色素蛋白,它能捕获太阳光中的能量并以糖分的形式储存起来

菌异养植物

某些植物完全依靠真菌的营养生存,它们被称为菌异养植物,例如某些白化(完全不含叶绿素)的兰花

混合营养植物

森林中的兰花一般生长在阴暗的林下区域,除了进行光合作用,它们也会窃取真菌的养分(不过长达后会回馈真菌)

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