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生于幽冥,开在瞬息——版纳的寄生花

来源:花匠小妙招 时间:2024-11-01 19:22

​​在植物中寄托过多的感思,往往显得太一厢情愿,毕竟植物并不是以人的喜恶而生;不过有些植物哪怕仅是看一眼都会令人感慨万千——寄生花(Sapria himalayana),自发现以来,传说与迷雾围绕其始终,让人不禁想到在未知角落,依然有大地的章节静待翻启。

寄生花常被赋予种种诡异的意向

1.寄生花有多寄生?

当下的版纳密林中,硕大花朵悉数破土而出。寄生花,花如其名,那可真是太寄生了啊。它正来自著名寄生植物家族大花草科(Rafflesiaceae),该科有8属约50个物种,中国仅分布着寄生花和帽蕊草及其变种这3个物种。

首先要解释一下寄生植物的概念。寄生不是一个绝对的概念,按照寄生习性的加深分为:

兼性半寄生(可以自行吸收水、无机盐,并能进行光合作用,但为了获取更多的营养也会从寄主获取一些水分和无机盐)例如檀香(Santalum album)

专性半寄生(虽能自行光合作用,但必须依靠寄主完成生活史,离开就会无法繁殖或死亡)例如槲寄生(Viscum coloratum)

全寄生(无根,无法光合作用,水分、营养、无机盐只能从寄主获取)例如列当(Orobanche coerulescens)

寄生花几乎只剩下吸器和花朵,开花也是其生长的唯一目的

寄生花代表了植物寄生模式的极端表现,抛弃了根、茎、绿叶等营养器官,你所见到的几乎就是它的全部。寄生花完全依赖其寄主植物获取水、养分和光合作用产物,它通过称为吸器的类似菌丝的结构侵入葡萄科崖爬藤属(Tetrastigma)植物的木质部和韧皮部,靠崖爬藤的营养度日,直到成熟开花结果。在生命的大部分时间内它几乎像一块肿瘤一样,隐藏在地表以下的世界。

不止于此,寄生花经历了前所未有的基因丢失

尽管被子植物基因组有超过2000倍的变异尺度,但基因组结构的关键特征在变异中基本上是保守的——这个关键特征指的是:叶绿体、光合作用及光信号、根器官功能基因、抵御逆境胁迫等植物最基本的信息,它们在绝大多数被子植物中以直系同源的方式保留下来。在寄生花的10880个保守基因组中,共有将近一半(44.4%)的基因丢失了,甚至完全废弃了关于叶绿体的所有遗传残余,这是已知的第一个植物放弃其叶绿体遗传的案例,这种夸张的程度使之前发现的任何案例,如独脚金属(Striga;9.3%丢失)或菟丝子属(Cuscuta;15.7%丢失)都要相形见绌。卷起来啊家人们!要躺就躺最软的床!

先辈还长过……嗯?什么是叶绿体?

但寄生花的整体基因组并不小,它还从寄主身上“抢夺”过来了至少占比1.2%的基因,这种非源自直系亲本(纵向)的基因来源形式被称为水平(横向)基因转移,寄主的一部分器官功能可以直接为其所用。同时,水平转移基因还能揭示当时的宿主信息,如果对其重建,就能破解寄生花先祖的远古历史。科学家们推测,早期的大花草科植物可能钟情于其现代宿主的近亲——蛇葡萄属。

寄生花与寄主植物——崖爬藤属

图中的寄生花,集结在扁担藤(T. planicaule)和毛菱叶崖爬藤(T. triphyllum var. hirtum)下方,好像在星系边缘的行星,借来的微弱光芒也使它不能离开恒星半步。

除此之外,目前记录到的寄主植物还有:

小苞崖爬藤T. bracteolatum

狭叶崖爬藤T. serrulatum

十字崖爬藤T. cruciatum

老挝崖爬藤T. laoticum

毛枝崖爬藤T. obovatum

都是崖爬藤属的,寄生花还真是专情啊~

寄生植物的共同特点是:随着寄生习性的加深,保守基因丢失越发严重,这也很好理解,凡是用不上的器官和功能慢慢退化,也就不需要相应的基因表达了。寄生植物已经阐明了可以修改基因组的多种方式,且即使不同源,对关键基因的选择性丢失都是趋同的;这可能代表了从自养转变为异养后,寄生植物共同的生理改变引发了共同的遗传反应。在很多方面,这些植物今天存在都是一个奇迹,更不用说它们似乎已经存在了数千万年;你以为它抛家舍业,沦为幽冥中不堪的苟且,谁知这不是以小博大,一生只为最纯粹的目的?它们深深植根于生命之树中。

2.花朵结构与传粉生态

大花草科植物在所有被子植物中拥有最弱的营养器官(根茎叶)但不妨碍它们开出世界上最大的花。矛盾的是,大花草科的所有非寄生近亲(比如堇菜、西番莲和杨柳)的花都很小,或许是它们没有寄生花这样衣食无忧的生活。真诚,永远是必杀技,当寄生花一心躺平时,你又有什么办法!它真的把自己打造成了只用操心繁殖,别的什么都不管的。。。。。。或者说,浓缩的生殖器。

寄生花的花冠和被片

我们看看寄生花的花朵,这是一朵顶生的肉质单花冠,有两组游离的被片,每组五个,分别对应于萼片和花瓣轮生。在未开花时呈覆瓦状排列,好像雨林地上一颗悸动的心脏。花冠绽放成一片点缀着硫黄的猩红,甚是显眼,尤其喉部中间一层带着指状突起的紫色横膜将桶型的花分隔出一个半开放的腔室;腔室的最下方便是蕊柱,蕊柱像一朵蘑菇,上面较大的部分称为“杯状体”。

由于寄生花是雌雄异株,虽然都有蕊柱这个结构,但外观与功能皆有区别;实际上,你可以通过观察杯状体而轻易识别雄花与雌花:

雌花与雄花对比

雄花蕊柱更细,呈猩红色;杯状体更窄,其下方有20枚环生的雄蕊,顶着淡黄色的花药

雌花蕊柱更粗,呈淡粉色;杯状体更宽,上面有六条不明显的辐射线,下方有一圈退化雄蕊

雌雄性别比为【1 / 2.17】。同时因为子房下位,雌花比雄花基部要更宽。每朵花持续盛开 2-3天,然后慢慢开裂,颜色变黑腐烂。花药从雄蕊被带到雌蕊的杯状体上即可授粉。在花朵成功授粉后,结出数枚外观类似葡萄的果实,里面有微小的种子。

雌花与雄花内部结构的差别雄花杯状体和花药(黄色那一圈)

看惯了这些植物套路的朋友都知道,长成这个样子必然是吸引食腐昆虫前来传粉了,花朵的确也散发着淡淡的,没想象中那么刺激的臭味。不过寄生花天然的传粉者并没有确凿的记录,我们只知道类似丽蝇Calliphoridae水虻Stratiomyidae的昆虫会访问寄生花;这些昆虫并没有那么可靠,其天然结果率低至 8-12%。

3.种群现状与保护

如果寄生花一路躺赢到最后,就能获得25万颗微小的种子,一笔巨额遗产。看惯了这些植物套路的朋友都知道,这么多种子必然是——凄惨的机会主义者,躺得赢才行。既然已经说到了种子,我们就按照从生到死的顺序来看看寄生花这么少见的原因。

首先,种子需要在哪发芽呢,这是寄生花,总要找到寄主吧?母株旁边固然是现成的选择,但不传播出去的话,容易近亲互交,也会恶性竞争生存空间,难以保证高质量的后代;如若传播出去,又该如何?同样没有确凿的记录,只能推测由小型啮齿动物协助传播,但这些种子最好祈祷自己会落在寄主根部附近。尤其以当地的雨林中充斥着崖爬藤的情况,更加佐证了寄生花不那么如意的繁殖效率。

这是国内最大的寄生花居群,很可怜吧

然而,毋以赢小而不麻,哪怕咱就在家门口生根了,起码还有一部分能苟下去不是?目前观察到的寄生花的确在碎片化、小范围内扩散,一些居群也就相距离个十米的距离;另一居群恐怕就在很远的地方之外了,彼此间甚至不能够进行基因交流。

这也导致一个问题:寄生花的自然发芽率堪忧,46-67%的植株会因败育在成熟前死亡,且雌雄株的死亡率相同。幸存下来的花,在4月至9月的发育后开放,11月至次年1月花期达到高峰。即使某个居群的花数众多,每次开放的也只有寥寥几朵,剩下的次第开放——这算是对短暂花寿的一个弥补。没有人永远十八岁,但永远有人十八岁。

强烈依托特定环境与宿主、羸弱的营养器官、迷之传粉者再加上近交基因缺陷,如此紧密纤细的环节,既极端又充满风险,一旦受到自然灾害和人类活动影响,则满盘皆输。

寄生花的现状并不乐观,更危险的是,它甚至不为人所知

如定居和轮垦等人类活动导致的雨林破碎,可能让寄生花暴露在过量的光线下而死亡;寄主、传粉和传播动物也会随着生境而消失;且在多数国家的观念内,这是一种奇特但不重要的植物——除了好看,没有食用和药用方面的价值,人们对寄生花的保护缺乏激情。当地多发的山体滑坡则是威胁寄生花的主要自然灾害。寄生花目前仅发现于中国墨脱及版纳、印度阿萨姆邦和缅甸、泰国、越南的北部地区,海拔800-1300米的常绿林中,由此也获得了“喜马拉雅”的种加词;各国所记录的居群数量均是个位数,每个居群不过数十株,而同属的其余三种寄生花数量还要稀少得多;且寄生花由于缺乏普查数据,尚未列入任何国际保护名录之中,它也不是中国的保护植物。根据世界自然保护联盟红皮书标准,喜马拉雅寄生花已濒临灭绝。

寄生花生长在雨林荫蔽处

自1987年在版纳发现之后的近三十年里,寄生花销声匿迹,神隐于江湖;直到2016年中科院西双版纳热带植物园科研人员再次发现此物种分布;现在,一个最大、最丰富的居群惊现世间,其所在地勐仑霎时令所有人瞩目。而在版纳所的指导下,人们也采取了措施:将雄花的蕊柱取下,用毛笔蘸取花粉,涂抹在雌花蕊柱上即可,这比自然传粉的成功率要高得多;通过与当地人之间的合作,几乎不会错过任何一次授粉的机会。2019年,科学家们获得了大量成熟的果实,但这只是迈向保育寄生花种群的第一步,毕竟在如此严苛的生存机制下,人工培育寄生花尚是无法实现的天堑,我们只能考虑先将种子转移到自然栖息地的新寄主上。全寄生植物的种植向来充斥着技术壁垒,但还有丝丝曙光,像蔽花齿鳞草Lathraea clandestina甚至能成为花园中引种的栽培植物,相信随着对寄生植物认知的加深,对此珍稀奇葩的保护势在必行。

工作人员正在为寄生花人工授粉

在长期时间内,我们一直寻求中国也有完整热带雨林的力证,望天树(Parashorea chinensis)便是作为代表性的明星物种为人们熟知(并且称道)。寄生花的发现更大程度丰富了这一概念,它也应该成为中国雨林的名片。版纳雨林是地球热带北缘唯一保存完好、连片大面积的热带森林,具有无可估量的生态价值;在这里,望向天空之树和深藏大地之花,俯仰生姿,续写着东喜马拉雅从雪山到海洋,那繁华极尽的生物多样性之传奇。​​​​

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