菟丝子是我们最熟悉的寄生植物之一了,但是你有没有想过,植物不能像动物一样自由移动,那寄生植物的种子究竟是如何找到寄主的?
就算成功找到寄主,对方也会发动免疫系统抵御侵害,寄生植物又是怎么“攻城略地”的呢?
关于标题我们后面揭秘,我们先来讲讲寄生植物各种神奇的策略。
“种海”战术虽简单粗暴,但颇为有效。既然无法主动去找寄主,很多寄生植物便孕育数以万计的种子,靠概率取胜,总会有一些幸运儿能恰好落在寄主植物身边。
这招尤其为那些“根寄生”植物所看重:相比那些种子随风空降的“茎寄生”,“根寄生”的种子落地后,还要穿透土壤,才能触及寄主根系。故此根寄生植物的种子数量,往往要比“茎寄生”多得多。比如列当,一个花序可以结出50万颗种子,而有的蛇菰,开一次花,可以结出上百万粒种子!
列当花序,每朵花可以结出一个果实,每个果实含有一两千粒种子,一整个花序,可以产生多达50万粒细小的种子。
不过生物的总能量有限,一次结出的种子数量太多,意味着单颗种子不可能太大,没法储存太多营养。
列当的种子虽小、包含的养分不多,但它们可以在土壤中长期潜伏,如果遇不到寄主,它们能在土壤中休眠10年之久。
寄生植物的种子小,难以储存大量营养。若没有及时邂逅寄主,岂不很快油尽灯枯。为了延长“待机”时间,这些种子往往还具有强大的休眠能力。
善于休眠的种子,除“保质期”要长之外,还需精准的触发(及防误触发)机制。普通植物的种子,只要温度、水分、光照条件合适,就会发芽;而寄生植物的种子,往往唯有感受到寄主根部分泌的化学物质,才会从沉睡中苏醒。
同样以列当科植物为例,它们的种子可以在地下休眠长达10年。一旦感知有寄主存在,便立刻萌发。这让它们成为棘手的农业害草,农田里的西瓜、向日葵等如被列当寄生,列当的种子就会像诅咒一样在土里长期存在,难以根除。
寄生植物传播种子,除了靠风靠水,有些还会“招聘”动物助手。在漫长的演化中,桑寄生、槲寄生等“茎寄生”植物与鸟类达成了互助联系:它们的果实鲜艳多汁,吸引鸟类取食;果实内含有难以消化的黏性物质,这些黏胶与种子一起,随粪便被鸟儿排出体外,就能牢牢粘在树梢上。有时果肉太过黏稠,会粘在鸟屁股上。鸟就会在树皮上蹭掉它们,这就更遂了寄生植物的意。
槲寄生类植物多寄生于高大乔木上,其果实鲜嫩可爱,会吸引鸟类取食,借此传播种子。
有研究表明,在五千万年前左右,桑寄生科植物的多样性迅速增加。而取食桑寄生果实的太阳鸟等鸟类,也在同一时段经历了快速演化——这是动植物协同演化的典型案例。
在与寄生植物斗智斗勇的过程中,寄主植物也不会坐以待毙:它们体内的免疫系统会被吸器造成的损伤激活,调动各路资源“抗战”。可道高一尺,魔高一丈,寄生植物自然也会演化出破防妙招。
研究发现,许多寄生植物的基因组里,存有大量来自寄主的基因片段——这种现象称作“水平基因转移”,即基因在不同的生物之间转移。与有些病毒能骗过人体免疫系统的情况类似:寄生植物会选择性“窃取”寄主的免疫相关基因,并用它们骗过寄主的防御机制,让寄主认为入侵者是“自己人”而不发动攻击。
有趣的是,有些寄生植物也会把自己的蛋白质“输送”给寄主。有科学家检验过被菟丝子寄生的大豆,结果在大豆种子里,也找到了菟丝子的蛋白质,而且量还不小——他们开玩笑说,喝一杯被“感染”过的大豆磨成的豆浆,等于喝了好几口菟丝子。
菟丝子长得就像一团捋不清的黄线
随着与寄主相爱相杀,寄生植物的适应能力不断加强,有些寄生植物会逐渐对某一类寄主产生“特异性”,即专门寄生于某类特定植物身上。比如大花草科成员,就只“盯住”崖爬藤属植物寄生。
从大花草的花心,好像一张红彤彤的大嘴,准备吞食一切。它可以散发出腐臭气味,吸引蝇类给自己传粉。
我国西北荒漠里的肉苁蓉,选择范围稍微宽些,但也仅限于特定的几种寄主。也有一些寄生植物不太挑剔寄主,菟丝子、蛇菰都是“来者不拒”的代表。
蛇菰对寄主“来者不拒”
所以寄生植物看似躺平蹭吃蹭喝,其实人家既聪明又努力。
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撰文 | 于润贤
部分图片 | 图虫创意
微信编辑 | 未末
本文原载于《博物》杂志2024年6月刊