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这种植物也爱“吃”菌子,还可能被菌子反杀!
撰文 / 杨振艳 杨莲 杨石美 于富强* 刘建伟*

(中国科学院昆明植物研究所 中国西南野生生物种质资源库 云南省真菌多样性与绿色发展重点实验室)

在自然界中,绝大多数植物能够通过光合作用制造营养物质,满足自身生长、发育和繁殖的需要,被称为自养植物。然而,也有一些植物无法通过光合作用自给自足,需要从其他植物或真菌中“窃取”营养物质维持“生计”,被称为异养植物。

其中,有些异养植物与真菌形成了一种特殊的共生体系,通过真菌的菌丝体获取营养,也被称为菌异养植物。天麻,就是其中的典型代表。今天我们就来认识一下天麻,看看它非同一般的“生活史”吧!







长期“隐居”地下

天麻是兰科天麻属多年生草本植物,多生长于土壤肥沃、阴湿的林下,根、叶已经高度退化,全身不含叶绿体,无法进行光合作用,而且天麻的花果期极短,生命周期中绝大部分时间都是以块茎的形式埋藏于地下。

天麻开花前,“隐居”于地下,踪迹难觅,很难被采挖到,又因花期短,极少有人见过野生天麻开花。再加上在揭秘其“生活史”前,人们尝试人工栽培均以失败告终。所以,在古代天麻被认为是天赐之物,并流传着“天麻天麻,天生之麻,神仙播种,凡人采挖”的说法。

天麻也是一味传统的名贵中药材,取自植物天麻的地下块茎,又被称为“定风草”,在中国已经有2000多年的药用历史。







衣食无忧的生存策略

不能自给自足的天麻是靠什么来维持生命的呢?

原来,这个聪明的家伙长期与寄生真菌斗智斗勇(植物和真菌的协同演化),利用寄生在它们身体中的真菌,定制了一套“衣来伸手,饭来张口”的生活方式——依靠“取食”侵入体内的真菌菌丝获取养分,一生“衣食”无忧。

天麻的一生包括种子萌发、营养生长和生殖生长3个阶段,约耗时3年,会有两种真菌为其提供营养:一种是萌发菌,帮助无胚乳的天麻种子萌发,让它长出“米麻”,即小天麻;另一种是蜜环菌,为小天麻的后期生长、发育和繁殖提供营养。







萌发菌——小菇属真菌

天麻的种子极多、极小,每株可产种子20万~30万粒,风一吹就像被卷到空中的细小尘土一样。不仅如此,为了在长途跋涉中轻装上阵,天麻种子“忍痛”把胚乳给“节省”了,因此种子在萌发时就需要由共生真菌提供“外源营养”。

小菇属(Mycena)真菌紫萁小菇是协助天麻种子萌发的一种萌发菌,多生长于林间落叶、枯枝及植物腐根上,对纤维素有强烈的分解能力。当成熟的天麻种子落在林间地面染有此菌的树叶上时,会吸潮膨大,紫萁小菇的菌丝体会趁机侵入种胚。没曾想,它却成了天麻种子的“营养大餐”。天麻种胚靠“食用”侵入的菌丝获取营养,萌发形成原球茎。







共生菌——蜜环菌

天麻种子萌发形成原球茎后,只“吃”小菇的菌丝已经无法满足生长所需的营养了,它需要添加另外一种“食物”,这就是蜜环菌。

天麻会释放一种化学信号,吸引蜜环菌入侵。当蜜环菌侵入天麻原球茎的表皮细胞时,天麻表皮内部会合成大量的抗真菌蛋白,形成隔离层,防止蜜环菌进一步侵入;同时,会分泌大量可以消化蜜环菌侵入菌丝的溶菌酶。

于是,一切就绪,“盛宴”开始。







天麻与蜜环菌的角逐

蜜环菌是一种兼性寄生菌(以腐生为主要营养方式,同时也可寄生),生命力极强,它不仅可以分解死树的茎干获取营养,还能寄生在活树或草根上。蜜环菌菌丝从树木那里获取营养,天麻靠“吃”侵入的蜜环菌菌丝获取营养,“天麻蜜环菌树木”之间便构成了一条“食物链”。

看上去,蜜环菌似乎有点“缺心眼”,做了一件损人不利己的事,然而,事实并非如此。在利用“一种、两菌”进行天麻人工栽培的生产过程中,就常常出现因用菌不慎,或者天麻在淹水、破损等抵抗力弱的情形下,被蜜环菌“吃光”的现象,这时,蜜环菌完成了反杀。

由此可见,天麻和蜜环菌之间没有永远的胜利者,攻守之势随机而变,角逐时刻在进行。


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