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植物上那些黃黃綠綠、沒(méi)根沒(méi)葉的絲狀物究竟是啥? 文章來(lái)源: | 發(fā)布時(shí)間:2017-03-16 | 作者:張井雄、吳建強(qiáng) | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 不論是在公園還是野外,你可能會(huì)看到一些橘黃色或者淡綠色的藤狀植物纏繞在其它植物上,而且沒(méi)有根葉沒(méi)有葉片。它們叫做菟絲子,也被稱(chēng)為黃絲藤、金錢(qián)草和無(wú)根草等。 木棍上的菟絲子 現(xiàn)存4000多種寄生植物,這些寄生植物占到被子植物的大約1%。菟絲子是非常常見(jiàn)的寄生植物之一,屬于旋花科(Convolvulaceae;這個(gè)科里我們最熟悉的應(yīng)該是紅薯Ipomoea batatas),菟絲子屬(Cuscuta),有大約170-200個(gè)種,主要分布于亞熱帶區(qū)域。菟絲子無(wú)根也無(wú)葉,只有依靠其他植物才能夠生存下來(lái),是一種典型寄生的植物。大多數(shù)菟絲子的莖是淡綠色或者淡黃色的,也會(huì)因寄主差異顏色略有不同。 擬南芥上菟絲子 野生煙草上菟絲子 菟絲子的“覓食”范圍很廣,大約有一百多種寄主,分布于多個(gè)科,如豆科、菊科、禾本科、茄科、蓼科等植物。但是菟絲子對(duì)不同的宿主具有不同的喜好,如果遇到合適的宿主,他們就會(huì)瘋狂的生長(zhǎng),從宿主那里獲取大量的營(yíng)養(yǎng)。這樣宿主就遭殃了, 有的長(zhǎng)得很慢,有的長(zhǎng)得很小,有的干脆就被菟絲子寄生死了。如我國(guó)的南方菟絲子(Cuscuta australis)寄生在大豆和野生番茄上長(zhǎng)得就異常茂盛,生長(zhǎng)旺盛期,每天能增長(zhǎng)達(dá)5、6 cm。不同的菟絲子入侵性也不一樣,較南方菟絲子而言,生活在北美的五角菟絲子(Cuscuta pentagona)的寄生性更強(qiáng)。 菟絲子寄生范圍很廣 菟絲子的寄生會(huì)對(duì)作物造成作物減產(chǎn),尤其是在亞熱帶地區(qū)和地中海地區(qū)影響最為嚴(yán)重,北美和中歐的也有菟絲子泛濫的報(bào)道。菟絲子造成宿主產(chǎn)量下降的原因包括兩個(gè)方面,一是菟絲子通過(guò)吸器,深入宿主的木質(zhì)部或者韌皮部,獲取生長(zhǎng)所需的一切;二是纏繞在宿主葉片,影響其光合作用。 菟絲子這么厲害,它是怎么實(shí)現(xiàn)寄生的呢? 菟絲子萌發(fā)過(guò)程 這就不得不說(shuō)說(shuō)它的神奇武器——吸器(haustoria)。我們就來(lái)看看菟絲子是是如何通過(guò)吸器形成寄生的吧。一顆菟絲子最多能有數(shù)萬(wàn)粒種子,盡管種子很多,但是種子個(gè)頭卻是很小,近幾十顆種子才有米粒那么大。但是,菟絲子種子有一層厚厚的防護(hù)套。實(shí)驗(yàn)條件下要萌發(fā)菟絲子,必須將種子放到強(qiáng)腐蝕性的濃硫酸中半個(gè)小時(shí)才能去除種皮。自然條件下,菟絲子種子遇到合適的條件就會(huì)吸水、腫脹、萌發(fā),沖破種皮,長(zhǎng)出脆嫩的芽?jī)?。萌發(fā)后,菟絲子幼苗就慢慢旋轉(zhuǎn)尋找寄主,如果沒(méi)有機(jī)會(huì)接觸到寄主,幼苗就在幾天后死去了;而那些幸運(yùn)兒接觸到宿主后,與宿主接觸的部位就出現(xiàn)細(xì)胞分化,右手螺旋纏繞到宿主的莖或者葉柄上,接觸到宿主部位的表皮細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)增多,發(fā)育成初始的吸器,這些吸器通過(guò)機(jī)械壓和酶解過(guò)程穿透宿主細(xì)胞深入皮質(zhì)層,形成搜尋絲(searching hyphae),深入到宿主的韌皮部或者木質(zhì)部,最后形成種間胞間連絲,連接了菟絲子和宿主,并很快成為成熟吸器。這樣,吸器就形成菟絲子和寄主間的“營(yíng)養(yǎng)通道”。Yeah! 寄生完成! 菟絲子的吸器 菟絲子的吸器 就這樣,菟絲子通過(guò)吸器與宿主形成了緊密的聯(lián)系。菟絲子從宿主那里獲取所有需要的物質(zhì),比如糖類(lèi)、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽和水等。除了水和營(yíng)養(yǎng),菟絲子也會(huì)從寄主里轉(zhuǎn)移編碼蛋白質(zhì)的mRNA(信使RNA)和非編碼蛋白的起到調(diào)控作用的小RNA?;谶@些發(fā)現(xiàn),有科學(xué)家在研究是否可以利用小RNA來(lái)抑制菟絲子重要基因的表達(dá),從而防控菟絲子,減少其對(duì)作物的危害。 菟絲子寄生嚴(yán)重影響宿主生長(zhǎng) 菟絲子還從寄主轉(zhuǎn)運(yùn)次生代謝產(chǎn)物。比如,寄生不同的寄主的日本菟絲子(Cuscuta japonica)體內(nèi)的次生物質(zhì)含量差異顯著。與其他松醇含量較少或者不含松醇的寄主相比,菟絲子寄生在松醇(pinitol)含量豐富的寄主葛根 (Pereira thunbergiana)上就含有更多的松醇。 除此之外,菟絲子也能能夠轉(zhuǎn)運(yùn)病原菌,比如病毒、類(lèi)病毒和。這樣看來(lái),事物總是有兩面性的,這個(gè)通道是菟絲子竊取寄主營(yíng)養(yǎng)和水分的重要途徑,但是可能有害的病原菌也會(huì)隨著這個(gè)通道運(yùn)輸?shù)捷私z子。 菟絲子作為寄生植物,與宿主有著極其密切的關(guān)系。隨著技術(shù)手段的不斷提高,這種奇特的寄生植物與寄主間的相互作用也正在被科學(xué)家們從進(jìn)化、生理生態(tài)和遺傳等多方面逐漸揭開(kāi),相信在不久的將來(lái),人們將能夠利用這種關(guān)系更好地防治寄生植物,造福人類(lèi)。 無(wú)根也無(wú)葉的菟絲子 參考文獻(xiàn) 1.Yoshida, S., Cui, S., Ichihashi, Y., and Shirasu, K. (2016). The haustorium, a specialized invasive organ in parasitic plants. Annu Rev Plant Biol 67, 643-667. 2.Press, M.C., and Phoenix, G.K. (2005). Impacts of parasitic plants on natural communities. New Phytol 166, 737-751. 3.Mower, J.P., Stefanovic, S., Young, G.J., and Palmer, J.D. (2004). Plant genetics: gene transfer from parasitic to host plants. Nature 432, 165-166. 4.Quantification of tomato and Arabidopsis mobile RNAs trafficking into the parasitic plant Cuscuta pentagona. 5.B.Runyon, J., Mescher, M.C., and Moraes, C.M.D. (2006). Volatile chemical cues guide host location and host selection by parasitic plants. Science 313, 1964-1967. 6.盛晉華, 張雄杰, 劉宏義, and 莉, 李. (2006). 寄生植物概述. 生物學(xué)通報(bào) 41, 9-13. |
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