農林漁牧網

您現在的位置是:首頁 > 林業

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

2022-10-05由 小女子不懂科學 發表于 林業

很細很長的草是什麼

你見過以捕獵為生的植物嗎?它們沒有葉綠素,也不長葉子,連根系都沒有,專門依靠寄生在其他植物上存活,菟絲子就是這樣一種植物!

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

菟絲子是旋花科的一種寄生植物,我們比較熟悉的旋花科植物有紅薯和牽牛花。菟絲子放棄了植物固有的光合作用,像動物一樣專注於捕捉獵物,寄生在其他植物身上。

賓夕法尼亞大學的昆蟲學家康蘇埃羅德莫拉埃斯設計了一個菟絲子“捕食”番茄的實驗:在實驗室中央的小圓桌上,擺放一個小巧但結構複雜的玻璃裝置,裝置的兩側分別是兩個圓柱體玻璃容器,裡面分別種植了菟絲子和番茄,並用一臺錄影裝置記錄接下來可能發生的一切。

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

經過一段時間的生長之後,康蘇埃羅通過錄像快放觀察到了匪夷所思的一個過程。菟絲子竟然像一條偷吃鳥蛋的蛇一樣,從其中一個圓柱體玻璃容器出發,朝著像迷宮一樣複雜的玻璃管道裝置出發。

雖然中間的玻璃管道有很多岔路,而且結構複雜,但是菟絲子卻能迅速找到那條最佳路徑,堅定地鑽進了種有番茄的那個玻璃容器。在菟絲子觸碰到番茄後,它的身體開始捲曲起來,緊緊地纏住了番茄。

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

菟絲子抓住番茄之後,不需要根系吸收養分,也不需要葉片提供光合作用,它們會長出一種名叫吸器的結構,刺破番茄植株的扁皮細胞,深入植物組織內部,直接吸收養分。

康蘇埃羅博士不僅做了菟絲子捕捉番茄的實驗,還透過多次試驗掌握了菟絲子是如何找到宿主植物的。最初的時候,康蘇埃羅博士用假花把菟絲子圍起來,結果菟絲子無動於衷。

隨後她又用真正的番茄來吸引菟絲子,只不過這些番茄都被扣上了玻璃罩,菟絲子依舊無動於衷,即便菟絲子的觸鬚已經碰到了玻璃罩子,它也沒有絲毫反應。

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

第三次試驗時,康蘇埃羅博士用一些透氣的紗網把番茄包裹起來,然後把包裹好的番茄放在暗處。這一次,菟絲子立即發動了攻勢,迅速地朝著被紗網包裹的番茄苗爬過去,並用藤蔓纏住了紗網。

康蘇埃羅博士因此判斷,菟絲子是依靠嗅覺而不是視覺來尋找獵物的。植物擁有嗅覺並非什麼新鮮事,比如我們生活中把比較生的水果與那些已經成熟的水果放到一起,就能讓生水果更快成熟,這種同步關於成熟的資訊,就是靠它們的嗅覺來實現的。

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

我國廈門大學的李東霄博士和他的團隊也對菟絲子進行過研究,而且在研究中發現,菟絲子的行為其實是受到了光訊號和化學訊號的共同影響。當菟絲子感受到紅光和白光時,它們的藤蔓就不會發生纏繞的反應。如果它們接近了宿主植物,宿主植物身上反射的藍綠光就會促使菟絲子的藤蔓捲曲,從而抓住獵物。

對於菟絲子來說,大面積的綠光意味著宿主植物生長茂盛,可以放心大膽地吸收宿主的養分。如果綠光消失,則意味著宿主植物可能已經萎蔫,是時候尋找其他的宿主了。

不過,菟絲子並不永遠是強者。相反,在剛出生的時候,它們是相當弱小的。菟絲子沒有真正意義的根,它們只會在發芽後長出一些淡黃色的假根。這些假根的作用並不是吸收養分,而是幫助菟絲子固定住身體,方便它們的藤蔓直立起來,擴大搜索食物的範圍。

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

菟絲子在纏住宿主植物之前,所有的養分全部來自一顆直徑不足1毫米的種子。這顆種子中儲存的養分,可以幫助纖細的菟絲子生長到70釐米的長度。菟絲子必須在一週左右的時間內找到周圍的宿主植物,否則,種子裡為數不多的胚乳耗盡之後,菟絲子小苗就只能死亡。

所以,菟絲子必須比周圍的宿主植物發芽晚一些,以避免自己發芽之後,處於只有自己孤身一人的尷尬境地。按照正常的思路,菟絲子只需要讓種子的發芽溫度比其他植物更高一些就可以了。但是,非常有趣的事情是,菟絲子有著一套比我們想象的方法更為複雜的機制,來保障它們的種群延續。

菟絲子開花之後,會結出一個包含著幾十粒種子的蒴果。等到種子成熟,蒴果就會裂開,讓種子掉落到土壤裡。第二年,菟絲子的種子並不會全部發芽,它們的種子會每年發芽一部分,而沒有發芽的種子則保持休眠狀態。菟絲子的種子最長可以休眠五年仍然保持發芽能力。

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

絲子雖然放棄了根系,也放棄了光合作用,但是它們獲取能量的效率卻並沒有降低。相反,它們在演化的過程中,找到了更高效的能量獲取方式。目前,科學家還不太確定,菟絲子是如何從一株正常的藤本植物,演化成一種以掠奪能量為生的植物殺手的。

對於依靠寄生其他植物來存活的菟絲子來說,葉綠素、葉子和根系幾乎都是累贅,為了節約能量,菟絲子將這些器官全都拋棄掉了,實現自身利益的最大化。可是為什麼那些宿主植物會心甘情願地被菟絲子吸收營養呢?

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

一方面是因為菟絲子會釋放一些假訊號,讓宿主放鬆防禦,允許它們入侵併吸食營養;另一方面則是因為菟絲子也會給宿主帶來一些好處,與宿主交換基因資訊。

而且,在植物比較多樣的地區,同一株菟絲子常常會寄生在很多株植物上,而且,這些宿主植物是不同的物種。

也就是說菟絲子不僅會與每一個宿主交換資訊,還會讓這些資訊以菟絲子的藤蔓為中介,實現跨宿主跨物種的資訊交換,這對宿主來說是十分有利的。

更像是動物的植物?菟絲子是如何寄生的?

奇怪的知識是不是又增加了?