“不劳而获”的寄生植物

萧瑟的冬天,在一些大树光秃秃的树枝中,兀然藏着几团鲜亮的绿叶球,有的上面甚至还有许多白色浆果。这些绿叶球是树本身的叶子吗?当然不是,它们其实是寄生在这些树上的植物。要判断寄生植物也很简单——它们的叶子与寄主植物的叶子形状不同。

依附在树梢上的槲寄生绿叶球及它的白色浆果。一颗槲寄生种子开始在寄生树枝上发芽。

顾名思义,寄生植物依附于其他植物,并像蚂蟥吸血一样吸取所依附植物的营养而生长,被依附的植物被称作寄主植物。寄生植物通过吸器刺穿寄主植物的组织,与其维管系统(植物传输养分和水的管道结构)相连,并从寄主身上取得养分和水分。有的寄生植物还能从寄主身上偷取一部分基因。寄生植物具有惊人的生命力,就算没有遇到合适的寄主也能存活,一旦碰到寄主则能迅速生长。寄生植物演化出了各种寄生奇招,而为了和寄主长期“搞好关系”,它们在吸取营养的同时也会为寄主植物服务。

寄生植物的种类繁多,约占世界上植物物种总数的十分之一。目前世界上已被确认的寄生植物超过4000种,它们生活在从热带雨林到北极苔原的所有主要生态系统中。根据自身不同的特點,寄生植物也会采取不同的寄生方式:茎寄生植物通过茎依附在寄主植物上,根寄生植物则依附在寄主的根上;有的寄生植物有特定的寄主,有的却有多种寄主;有的寄生植物完全依靠寄主存活,有的则不完全依靠寄主。很多寄生植物已经不像植物了,因为它们失去了大多数植物的典型特征,例如绿叶、茎甚至根。

借鸟播种的槲寄生

槲寄生是—种原生于西亚、南亚和欧洲北部的半寄生常绿小灌木,树形在生长初期呈扇状,之后呈球状,直径可达150厘米。在世界上有超过1000种槲寄生。除南极洲外,无论是从沙漠到热带雨林,还是从沿海荒地到海洋岛屿,都有它们的身影。一颗槲寄生种子开始在寄主树枝上发芽。

槲寄生常常寄生在橡树和杨树上。当冬天来临,这些寄主树掉光叶子时,依附在树梢上的槲寄生却生机蓬勃,格外显眼。通常它们通过吸器偷取寄主的水分和养分,为一些鸟类、蝴蝶、哺乳动物甚至鱼类提供食物、猎场或住所:鹿、豪猪、犀牛和蝴蝶的幼虫等都可以食用槲寄生;蜥蜴和鸟类会在密叶丛生的槲寄生中捕食昆虫;松鼠等哺乳动物、鸟类等会在槲寄生中安家;鹰等许多猛禽用新鲜的槲寄生枝来筑巢……

槲寄生不仅依赖植物,也非常依赖动物。许多槲寄生借助鸟将种子传播到新的寄主。例如,澳洲啄花鸟将槲寄生的浆果整个吃掉,并依靠肠道迅速将浆果中的葡萄糖吸收,然后将浆果的核(种子)排出体外。槲寄生种子外部沾满黏液,从鸟类消化道排出时容易粘住鸟羽。为了去除黏糊糊的槲寄生种子,这种鸟会飞到大树高处一段较细的树枝上,将臀部抵着树枝来回摩擦,把满是黏液的槲寄生种子蹭到树枝上,槲寄生就这样完成了播种大业。许多槲寄生会开出艳丽的花朵,还进化出复杂的机制吸引鸟类帮助它们授粉一为了从槲寄生的花中取食花蜜,鸟必须用头将合拢的花瓣撬开。一旦槲寄生的花瓣被撬开,花粉便会爆炸般地洒在鸟的头部。随着鸟在多株槲寄生之间转移采蜜,它们也就帮助槲寄生完成了授粉工作。

许多槲寄生会开出艳丽的花朵来吸引鸟类等传粉者。

弹射播种的矮槲寄生

矮槲寄生主要寄生在针叶树上,它们一方面从寄主身上获取部分营养和水,另一方面也通过自身的光合作用合成一部分营养。矮槲寄生枝叶非常少,大多都生存于寄主的树皮上,一旦寄主植物死亡,它们也会一同死亡。矮槲寄生为雌雄异花植物,在相同条件下,雌花一般比雄花开放得早,雄花通常较大。除花以外,人们无法从其他形态上分辨矮槲寄生的雌株与雄株。

矮槲寄生可以不依靠鸟或风传播种子,因为它们自己掌握了播种的部分主动权:其果实在生长过程中将水储存在黏性物质中,随着果实逐渐成熟,其内部水分越来越多,果壁受到的压力也越来越大,直至果壁破裂。此时,种子被以近90千米的时速弹射到新的寄主树梢上,弹射距离可超过10米。种子周围的黏性物质可以帮助种子牢牢粘在寄主身上。由于重力作用,矮槲寄生一般分布在森林的中层到下层。

“偷”基因的菟丝子

菟丝子就像缠绕在植物茎上的一团乱麻,是一年生寄生草本植物,它们没有叶绿体,不能进行光合作用,只能通过吸器刺穿寄主的茎,从寄主的韧皮部获取它们需要的几乎所有营养。但菟丝子吸取的不光是营养物质和水。科学家发现,菟丝子基因组中新增加的108个基因都来自其寄主植物。这些“偷”来的基因有三个主要作用:一是可以进一步提高菟丝子的吸器和寄主植物的融合度;二是可以帮助菟丝子代谢从寄主植物那里获取的氨基酸;三是可以帮助菟丝子削弱寄主植物对其的免疫抵抗。

虽然其他寄生植物也会偷寄主的基因,但菟丝子偷来的基因数是以往研究的其他种类寄生植物所偷基因数的两倍,其中很大—部分原因是其他寄生植物大多附着在寄主的根部,根部组织细胞的基因含量较少,而菟丝子的吸器全部附着在寄主的茎上,这个部分有许多新生、健康、含有丰富基因的细胞。

菟丝子就像缠绕在植物茎上的乱麻。

菟丝子新增的这些基因并不是一次性偷来的,其中16~20个基因是在大约3400万年前被其祖先偷来的,其余基因则是近期偷来的,这说明菟丝子依然在进行基因水平转移(基因从一个物种转移到另一个物种)。随着时间的推移。寄生植物可以通过“偷”基因这种手段提高自身的寄生能力。

列当看上去只有一根淡紫色的花穗。

隐秘的列当

列当又名花苁蓉、栗当,是列当科列当属的一种草本寄生植物。列当完全没有叶绿体,看上去只有一根淡紫色的花穗,叶片退化为小鳞片,但在花茎出现之前,列当没有任何明显的结构。列当的种子非常小,寄主植物根部的分泌物能够诱发列当种子萌发,并向寄主根部生根。虽然一些非寄主植物的根部分泌物也能使列当种子萌发,但是列当的芽管无法顺利寄生到这些植物的根部。

列当的种子可以在地下休眠多年,直到条件合适时萌发、生长、开花。列当不会杀死寄主,但会削弱寄主,降低寄主开花结籽的能力。常见的列当属植物寄生在番茄、土豆、豌豆、蚕豆、向日葵、芹菜和茄子等农作物上,从这些农作物身上汲取水分和养分,严重影响其收成。

列当是除菟丝子外另一种会偷取寄主基因的寄生植物。列当就像植物中的“吸血鬼”,其吸器可以穿透寄主植物根部且吸器的孔比寄主植物根部的孔大,列当通过吸器从寄主那里不仅夺取水分和养分,还窃取基因,并将偷来的基因纳入自己的基因组中。同时,列当还将自己的一些基因转移到寄主体内。

奇特的鸟巢兰

鸟巢兰是一种单一茎的多年生草本寄生植物,其根的形状像鸟巢。鸟巢兰没有叶子,没有叶绿体,因此无法进行光合作用。鸟巢兰通常出现在林地,尤其是山毛榉树下,其植株一般为棕黄色,与落叶颜色相近,因此很难被发现。

鸟巢兰需要从真菌那里获取营养,因而只在有合适的真菌存在的条件下才能萌发。许多真菌与树木的根部结合,形成一种菌根关系。真菌从树中获得营养物质,真菌的菌丝可以渗透到土壤中,增加树木根部吸收土壤中矿物质的能力。而鸟巢兰在某种程度上会破坏真菌与树之间形成的这种合作关系:鸟巢兰的根部与树根上的菌根结合,同时从菌根和树根截留养分和水分。因此,鸟巢兰的生存既需要真菌又需要植物。

鸟巢兰生长不需要光照,可以在阴暗处开花。它们短小的地下茎和根部大部分都能储存养分,植株高的可长到40厘米。从萌发开始直到第9年左右,没有叶子的茎上才会第一次开花,单茎上开花可多达60朵,花谢后植株死亡。甚至有传闻说,鸟巢兰在无法突破地表时会在地下开花。在明媚的阳光下,鸟巢兰的花乍一看呈枯死状态,细看则会发现它们焦糖色的半透明花朵开得正灿烂,散发出一种奇特的魅力。在茫茫的野花丛中,鸟巢兰更像是怪异的外来者。

<strong 长在农作物刚近的独脚金。

顽强的独脚金

独脚金是寄生在玉米、高粱、小米等农作物根系中的半寄生植物,其白色肉质芽形的幼苗长在地下,附着在寄主根部。它们的地下茎一旦从土中钻到地面上,位于茎上的鳞状叶就会从白色变成蓝色。成熟的独脚金叶子会变绿,叶子上稀疏覆盖着粗糙的白色绒毛。

独脚金的繁殖能力特别强,其种子存在于蒴果中,每个蒴果包含400~500粒种子,每株植物总共会产生成千上万粒种子,每粒种子直径只有0.2~0.3毫米。独脚金种子生命力尤其顽强——即便没有遇到合适的寄主,也能在土壤中存活15~20年。

独脚金的种子在萌发前通常会休眠几个月。种子需要尽量靠近寄主根部,以刺激萌发。独脚金的吸器只有在与寄主的根接触后才会形成。独脚金会制造一种特殊的酶,方便自己从寄主身上获取营养。独脚金在钻出地面前完全依赖寄主,此时它们对寄主的伤害很大。当独脚金长出绿叶后,便可进行光合作用,但仍會从寄主那里获取—部分养分。独脚金会侵扰农作物,造成农作物生长缓慢,产量大幅下降,甚至死亡,因此独脚金是一种有害的杂草。

壮观的常春油麻藤

许多寄生植物一般都长在高处,我们不容易近距离观察它们。不过,我们身边常见的观赏植物——常春油麻藤(简称“油麻藤”)也是一种寄生植物。

油麻藤是豆科黧豆属常绿木质藤本植物,其茎已经木质化。油麻藤的藤茎可长达25米,其叶四季常绿,色泽光亮,是一种生长茂盛、环境适应性较强的植物,在河边、公园绿篱甚至立交围栏上都可见到它的身影。油麻藤的藤条粗壮,苍劲有力,老茎干上缀满了花序:远看十分壮观,紫色或白色的花挤满了枝条,就像一串串成熟饱满的葡萄;近看又像一双双散发着古朴的历史味道的“三寸金莲”绣花鞋。民间赞誉油麻藤为“远望似垂帘,近观疑奇鸟”。在英语中,“birdwood(油麻藤)”一词直译过来就是“鸟木”,可见不同国家的人们都认为它们和鸟长得很像。

常春油麻藤的花几乎占据了它整个枝条,花朵近看似奇鸟又似绣花鞋。各种寄生植物。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午9:05。
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