幸運的真菌學家發現失落的黑粉菌

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一張破損的報春花果實,顯示出一種毛茸茸的黑色寄生真菌——黑粉菌的殘餘物(左上)。完整的果實環繞著破損的莢果。照片由 A. 馬丁·安斯沃思博士拍攝。經許可使用。

不久前,當我瀏覽一些舊的新聞稿時,偶然發現了一條有趣的細枝末節,它埋藏在英國皇家植物園(邱園)的一份新聞稿中(我知道我說這句話可能像個愚蠢的美國人,因為我不知道英國人實際上怎麼稱呼它,但讓我們面對現實:我就是個愚蠢的美國人)。為了增加英國味,試著想象一下大衛·艾attenborough 正在閱讀這篇文章

長期失蹤的英國真菌鳥眼報春花黑粉菌(Urocystis primulicola),被認為是“對生物多樣性保護具有主要重要性”的物種(BAP 2007 年審查)已經有 106 年沒有被發現了,直到它被邱園和英格蘭自然(Natural England)的真菌學家馬丁·安斯沃思(Martyn Ainsworth)(8)在兩個小時的“卵巢擠壓”過程中重新發現。


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那些英國真菌學家真的很會派對。當然,這是以一位受過訓練的真菌學家的身份來說的。嗯哼。

公平地說,所說的卵巢是植物成熟花朵的一部分,而且由於它們已經乾枯死亡,植物大概並不介意這種侮辱。此外,根據邱園的說法,所說的真菌學家(A. 馬丁·安斯沃思博士)在前往蘇格蘭的途中碰巧在一個附近的村莊停留時進行了上述卵巢擠壓,並且想起他幾年前在那裡見過鳥眼報春花。這並非他週五晚上的計劃。

黑粉菌是不顯眼的微觀真菌物種,存在於活體寄主植物內部,在本例中是紅色瀕危的野生粉紅色鳥眼報春花 (Primula farinosa),發現於奔寧山脈北部地區。鳥眼報春花黑粉菌與這種植物共同進化,並劫持其卵巢,用黑色粉末狀的黑粉菌孢子代替其種子。隱藏在卵巢中,只有在夏末種子成熟時擠壓鳥眼報春花豆莢時,才能發現這種罕見的黑粉菌。

這種花現在在英國顯然已經很稀有了,這解釋了黑粉菌 106 年的消失。這是一張尚未受到黑粉菌侵擾的鳥眼報春花的照片

我們現在至少應該談談黑粉菌到底是什麼,以彌補我那無恥的標題和小學水平的傻笑1

黑粉菌和密切相關的鏽菌2可能是最早進化的擔子菌綱真菌之一,擔子菌綱真菌是包括大多數蘑菇在內的大型真菌類群。黑粉菌是植物寄生菌,產生稱為孢子堆的繁殖結構。這些美麗的強化、有紋理且通常呈防曬霜般深色的孢子代表了真菌的有性階段,也是使它們如此令人愉快地“汙穢”(smutty)的原因,正如您在頂部的照片中看到的那樣。

有時,孢子堆是越冬階段。當它們萌發時,它們會產生擔子,這是擔子菌綱真菌的特徵,以及擔孢子,擔孢子是這些真菌中減數分裂的產物(卵子和精子是人類減數分裂的產物)。黑粉菌的擔子不像大多數蘑菇那樣呈棍棒狀;它們呈手指狀,並且沿著它們的長度在它們的尖端帶有擔孢子。

與可以感染針葉樹和蕨類的鏽菌不同,黑粉菌僅感染開花植物(至少現在是這樣。在遙遠的過去?誰知道呢)。當它們的孢子落在植物組織上時,或者它們可能已經存在於來自受感染植物的種子中時,它們可能會這樣做。一旦黑粉菌開始生長,它們可能會悄無聲息地生活,沒有任何它們存在的證據,作為內生菌存在於植物細胞之間,直到植物成熟。然後,它們通常會生長並用它們的菌絲體(真菌的絲狀體)和孢子堆取代重要的、高投入的結構,如花粉、鱗莖或果實。有許多由黑粉菌引起的作物病害,它們長期以來一直讓植物病理學家忙碌。但是,也有許多黑粉菌會影響野生植物,而這些植物與我們無關。而且,毫無疑問,它們在自然界中也發揮著重要的作用。

一些黑粉菌還具有在腐屑上作為腐生菌生活一段時間的能力,而且所有黑粉菌似乎都具有有趣的酵母菌趨勢。酵母只是一個詞,用來形容那些——至少在其生命週期的一部分,有時是永久地——放棄絲狀生活方式,轉而作為通過出芽繁殖的單細胞生物生活的真菌。許多不相關的真菌都可以以這種方式生存。當在實驗室的培養皿中的人工培養基上培養黑粉菌時,它們幾乎都作為通過出芽繁殖的酵母菌生長。我不知道為什麼。還有一組有趣的黑粉菌,它們似乎更喜歡在野外長期作為酵母菌生活(儘管它們也可以產生菌絲體),它們被稱為“擔子菌酵母”。

您可能聽說過玉米黑粉菌(又名玉米棒子上的色情片),墨西哥的優雅人士稱之為烏米,他們認為這是一種美味佳餚。在這種情況下,真菌會侵佔玉米的單個籽粒(每個籽粒都是單朵玉米花的子房和果實),並用大量的自身組織代替組織,嚴重扭曲籽粒,形成灰色、怪異但顯然美味的孢子團。這是一張美麗的圖畫,描繪了這種黑粉菌的生命週期,向您展示了黑粉菌如何運作的一般概念,作為獎勵,它還可以讓您練習西班牙語技能!想象一下,這段話由一位拉丁美洲足球解說員來解說,那就沒問題了:(“TELIOOOOOOOOOOOOOOOOO!”)。

坦率地說,黑粉菌有一大堆暗示性的名字。有[清嗓子]散黑粉菌和固黑粉菌(散黑粉菌將其孢子釋放到風中)。固黑粉菌也稱為腥黑穗病,或[咳嗽]臭黑粉菌。臭黑粉菌(腥黑穗病)確實很臭,被它們汙染的穀物僅適用於飼料用途。腥黑穗病孢子還有一個額外的怪癖:它們是油性的。這可能看起來沒什麼了不起,但當它們大量存在時,就會變得引人注目,機械或靜電產生的火花會導致充滿黑粉菌粉塵的穀物升降機、聯合收割機或脫粒機爆炸。我非常確定我們在研究生院時看過這種後果的照片,並且這裡有一些 1916 年版《大眾科學》雜誌中被黑粉菌炸燬的穀物升降機和脫粒機的照片

最後,腥黑穗病有三種亞型:普通腥黑穗病、矮腥黑穗病和[咳嗽]卡納爾腥黑穗病。卡納爾腥黑穗病以印度城市卡納爾命名,而不是因為我們的腥黑穗病可能犯下或可能沒有犯下的任何不檢點行為。

因此,黑粉菌和腥黑穗病基本上專門從事“綁架”開花植物的各個部分,無論是禾本科植物還是報春花。它們用自己的組織取代發育中的植物組織。在我們的鳥眼報春花黑粉菌的例子中,真菌取代了果實內部發育中的卵巢(因此需要卵巢擠壓)。在右側健康的植物中,您可以看到一個長長的綠色卵巢,在蒴果底部露出一些成熟的種子。在左側,您可以看到當黑粉菌接管時會發生什麼。黑色物質由真菌絲和孢子堆組成。

照片由 A. 馬丁·安斯沃思博士拍攝。經許可使用。

我們發現了一種曾經被認為已經消失的生物仍然活著,這令人興奮,更令人驚歎的是,有人花了兩個小時擠壓卵巢來尋找它。向您致敬,先生。黑粉菌是自然界中常見、重要且通常被忽視的部分。僅僅因為它們不性感(雖然名字肯定帶有暗示性!)並不意味著它們不值得我們的關注和讚賞——而不僅僅是在穀物升降機爆炸意識週期間。

 

 

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1在主題行要求“黑粉菌照片”的情況下寫信給邱園有點尷尬。當我早上從床上滾下來時,我絕對沒想到會看到這樣的事情。

2非正式地,這裡是《巧妙的變形蟲》的真菌學周(們),就像最近在《小事物考慮》中一樣。除了上週關於壺菌的文章和這篇關於黑粉菌的文章之外,我還有兩篇關於真菌的文章要推出,包括一篇關於鏽菌的文章,這些鏽菌出現在一個非常不尋常的地方和偽裝中——並且被誤認為是甲殼類動物。

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