兰花与真菌共生的秘密

煎蛋 2025-02-25 08:11:21

兰花与真菌共生,既自产糖分又汲取水分矿物。部分兰花却放弃光合作用,完全依赖真菌。研究发现,这种“偷营养”策略能显著提升生长与开花,展现生态适应之美。

当兰花Orephilis patens碰巧生长在腐烂的木材附近时,它将其真菌共生体转移到那些分解木材的真菌中,并显着增加了它从木材中吸收的营养物质的数量-而不会停止光合作用。因此,植物更大,产生更多的花朵。

大多数兰花与根部的真菌保持着一种互助关系:它们通过光合作用制造糖分供给真菌,同时从真菌那里换取水分和矿物质。然而,有些兰花却选择了一条截然不同的路——完全放弃自己制造食物,转而依赖真菌为生。这种转变让人不禁好奇:究竟是什么驱动了这样的变化?

Kobe University 的植物学家 Suetsugu Kenji 对这个问题充满兴趣。他说:“我一直很好奇,兰花为什么会变成寄生者。明明可以通过光合作用自给自足,为什么还要去‘偷’真菌的资源?”为了找到答案,他将目光投向了一种名叫 Oreorchis patens 的兰花。这种兰花是个“半寄生者”,既能自己生产养分,同时又从真菌那里获取高达一半的营养需求。科学家们一直在讨论:兰花这么做,究竟是为了补充光合作用的不足,还是因为寄生能带来额外的生存优势?

Suetsugu 注意到,Oreorchis patens 有时会长出奇特的珊瑚状根茎,这种特征让人联想到完全依赖真菌的兰花。他突发奇想:“如果我对比这些特殊根茎的植株和普通根系的植株,或许就能算出它们从真菌那里多拿了多少营养,甚至还能看看这些额外的养分是否真的让它们长得更好、开花更多。”

在《The Plant Journal》上发表的一篇论文中,Suetsugu 和他的团队揭示了一个有趣的现象。当这种兰花恰好生长在腐烂的木头附近时,它会悄悄更换“合作伙伴”,转而与分解木材的真菌共生,同时大幅增加从真菌那里汲取的营养量——但它并未放弃光合作用。结果显而易见:这些兰花变得更健壮,花朵也开得更多。

Suetsugu 兴致勃勃地解释:“简单来说,这些兰花并不是在用寄生来弥补光合作用的不足,而是在全面提升自己的营养储备。对我来说,这种寄生行为与植物活力增强之间的明确联系是最激动人心的发现。它清楚地告诉我们,一个还能进行光合作用的植物为什么会选择这条路:这是一种实实在在的生态策略。”

然而,令人困惑的是,这种行为在 Oreorchis patens 中并不常见,只有不到10%的个体展现出寄生倾向。答案或许藏在环境里。研究人员发现,只有在倒下的腐木附近才能找到寄生的兰花。要成为寄生者,兰花必须抛弃原来的共生真菌,转向能处理更多营养负荷的木材分解菌。而这种“合适的真菌”只有在木材腐烂的特定阶段才会出现。换句话说,兰花只有在条件允许时才会变成寄生者,而这样的机会并不常有。

尽管研究有了突破,许多问题依然悬而未决。比如,是什么触发了兰花长出珊瑚状根茎?环境因素又如何影响它们从真菌那里获取的营养量?这些谜团还有待解开。

Suetsugu 分享了他更长远的想法:“这项研究只是我们探索光合作用到完全寄生之间过渡的一部分。我希望通过这样的发现,我们能更深入地理解兰花如何在不同生存方式间寻找平衡。这种理解最终将帮助我们保护森林中这些植物惊艳的多样的美。”

本文译自 phys.org,由BALI编辑发布。

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