這種花實際上是一種偽裝成花的真菌

在蓋亞那的熱帶草原上,一種真菌感染了類草植物,使其不育,併產生奇異的全真菌“花朵”替身

右側兩朵橙黃色的“花朵”是真菌對黃眼草花朵的模仿,例如左側的那朵。

K. Wurdack,史密森尼學會

在2006年前往蓋亞那進行採集考察時,植物學家肯尼斯·沃達克在凱厄圖爾國家公園的簡易機場漫步時,注意到兩種黃眼草上的花朵有些不尋常。與該物種典型的花朵不同,它們呈現出更橙色的黃色,緊密簇生,質地海綿狀。“我只是把它當作一件偶然的事情記錄下來,”沃達克說。

在隨後的考察中,他觀察到更多這種奇怪現象的例子。透過查閱相關的植物學文獻,沃達克瞭解到實際上發生了什麼:這些橙色的奇怪物體根本不是真正的花朵。而黃眼草——屬於Xyris屬——並沒有產生它們。

相反,它們是模仿物——是沃達克(就職於史密森尼國家自然歷史博物館)和他的同事最近描述的一種真菌的產物。這種真菌,Fusarium xyrophilum,感染了一種Xyris植物,使其不育,以阻止植物自身開花。然後,F. xyrophilum劫持了植物運作中一個尚未明確的方面,以寄生完全由真菌組織構成的假花——可能欺騙傳粉者傳播其孢子,而不是植物花朵的花粉。這一發現被認為是同類記錄中的首例。


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科學家們對這種可能的植物花朵模仿案例感到著迷,現在想知道這種真菌是如何進化出欺騙能力——並且做得如此出色。“這是我們所知的地球上唯一的例子,假花完全是真菌構成的,”美國農業部農業研究局的微生物學家、最近發表在Fungal Genetics and Biology期刊上的關於假花研究的共同作者之一克裡·奧唐奈說。

少數其他真菌冒名頂替者只做到了一半,通常是修改宿主的葉子,而不是構建自己的模擬花朵。例如,一些屬於柄鏽菌目的鏽菌會誘導宿主產生葉片蓮座叢(代替它們自己的花朵),真菌在上面爆發,類似於附近的黃色花朵。另一種叫做Monilinia vaccinii-corymbosi的真菌物種,會感染藍莓灌木的葉子,但不會形成花狀結構。但是,枯萎的葉子會反射紫外線散發出類似藍莓花朵的類似發酵茶的氣味,並提供花蜜,所有這些都可能吸引昆蟲。

因此,新論文的作者想知道,鑑於許多昆蟲透過氣味導航並且能夠感知紫外線,F. xyrophilum對黃眼草的精巧模仿是否還有更多奧秘。

該研究的主要作者伊曼·拉拉巴也是農業研究局的微生物學家,她使用紫外線濾光片拍攝了沃達克在2010年和2012年採集的F. xyrophilum假花。正如推測的那樣,真菌組織反射了紫外線,這是許多黃色花朵的特性,可能有助於傳粉者找到它們。拉拉巴說,在野外,Xyris花朵也可能反射紫外線。

從假花中分離出的兩種色素——也在實驗室培養的F. xyrophilum中得到證實——可能是造成這種紫外線反射的原因,並且在蜜蜂特別可見的範圍內發出熒光,研究人員說。在實驗室中,他們還記錄到該物種釋放出多達10種化合物,其中許多已知可以吸引昆蟲訪客。

在實驗室中記錄的這種芬芳的化學混合物是否與F. xyrophilum模仿的野生Xyris花朵的氣味相匹配?由於COVID-19大流行,拉拉巴的團隊無法前往南美洲研究活的蓋亞那Xyris花朵和F. xyrophilum假花。因此,他們觀察了生長在美國南部熱帶草原棲息地的一種替代物種:Xyris laxifolia var. iridifolia,這是一種多年生植物,看起來與蓋亞那植物相似。對未感染的X. laxifolia花朵和F. xyrophilum培養物產生的化學混合物的比較表明,兩者都釋放出2-乙基己醇,一種吸引傳粉者和其他昆蟲(如蜜蜂、熊蜂、粉蝨和豇豆象)的化合物。

儘管如此,同一屬物種之間的花香可能有所不同。而且,香氣最好被理解為混合的輪廓,而不是單一的化合物。“我認為這是一個仍然需要更多文獻記錄的模仿案例,”德國耶拿馬克斯·普朗克化學生態研究所的生物化學家喬納森·格申宗說,他沒有參與這項新研究。“但是,當您觀察假花的形狀、顏色時,很難不對大自然的傑作印象深刻。”

賓夕法尼亞州立大學的植物病理學研究生特里·託雷斯-克魯茲也沒有參與最近的工作,她計劃單獨探索Fusarium的欺騙行為。一旦疫情消退,她打算前往蓋亞那的熱帶草原,捕捉XyrisF. xyrophilum花朵產生的香味,並追蹤它們的昆蟲訪客。透過研究整個系統如何在野外運作,她的工作可能會解開這些真菌替身的謎團。

本文的一個版本以“假花”為標題,改編後收錄在《大眾科學》2021年4月刊中。

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