所有的寄生被子植物,不论它们的形态差别多大,所在“家庭”的亲缘关系相差多远,都无一不具有吸器。寄生植物通过吸器从寄主体内获得水分和养料。可以说,吸器是这些寄生者最重要的器官之一,也是唯一的寄生器官。
被子植物家族的畸形儿
“我感到十分荣幸,因为我认为自己见到了植物世界中最伟大的奇观——朵直径足有1码(0.914米)的巨花。说心里话,要是当时没有同伴在场的话,面对这个庞然大物,我一定会感到惊恐万分。我从没有见到过或听说过如此硕人的花朵。”这是英国博物学家詹姆斯·阿诺德见到大王花后不久,写给友人的一段话。
1818年5月,阿诺德与莱佛士一起在苏门答腊南部丛林中发现的这种巨花,不仅在当时堪称世界花王,就是在170余年后的今天,仍使世界上已知的近30万种有花植物的花朵黯然失色。然而,颇为遗憾的是,阿诺德与莱佛士当时仅为大王花的硕大而陶醉,却忽视了另一个同样惊人的奇观——世界花王竟然是世界上最简化的寄生被子植物。它根、茎、叶全无,只有在开花时才神奇地出现在寄主植物爬岩藤接近地面的茎上。它短暂而辉煌的一生,全靠来自寄主体内的水分和养料维持。因此,大王花是一种既令人神往,又难得一见的珍稀植物。
▲大王花
今天地球上的芸芸众生,是经过了30多亿年的漫长历史才逐渐演化形成的。在植物世界中,被子植物是进化水平最高的类群。由于它们具有复杂的营养器官——根、茎、叶和完善的生殖器——花、果实,才能使自己在复杂多变的各种环境中生存下来,在严酷的生存竞争中成为优胜者。在生物发展演化的进行曲中,却出现了几个不和谐的音符,被子植物家族中降生了像大王花这样不能自食其力的畸形儿,经过千百万年的演化形成的营养器官,在它们身上完全或部分退化了。
据植物学家统计,在被子植物家族中,有大约3000种寄生植物。它们在不同程度上依靠“窃取”其他植物的水分和养料来维持自己的生活。这些高等食客虽然仅占全体被子植物总数的1%左右,却分布在地球上的各个植物区系中,从赤道到两极,从热带丛林到高寒草地,从干旱的沙漠到潮湿的沼泽……几乎到处都留下了它们不劳而获的劣迹。它们为了适应各自的生活环境,可谓“八仙过海,各显其能”,不仅形态纷呈,而且寄生方式也各有高招。有的仅为高不逾寸的小草,寄生在别的植物根上,如矮生豆。
有的能长成十几米高的乔木,如白檀树。有的一生大部分时间都在地下度过,只有开花时才将花序伸出地面,如肉苁蓉;有的则终生“脚不着地”,被其他树木高高举在空中,如槲寄生。自古以来,形形色色的寄生植物就与人类发生了复杂的关系。它们那奇特的形态和生活方式,令古人迷惘和推崇,也给现代人留下了许多没有解开的谜团。
▲槲寄生
是朋友,也是敌人
说到寄生植物,人们往往首先想到菟丝子,因为这类无根无叶的寄生者,不仅分布广随处可见,而且很早就在我国出了名。据考证,在《诗经》中菟丝子就以“唐”这个名称出现了。在以后的文献中,它不仅被广为收载,而且名称众多,如蒙、王女、菟芦、鸦萝、赤网、兔丘、菟缕、菟累、野狐丝、金线草、无根草、缠豆藤、莫娘藤、无娘藤……等。其中尤以历代本草的记载和菟丝子之名最著名。早在东汉时成书的《神农本草经》中,菟丝子已被列为药中上品。2000年来,中医一直视它的种子为补肝肾、益精髓、明目的良药。其次,菟丝子那宛若金丝缠绕附着于其他绿草身上的轻盈体态,散发出阵阵清香的白色钟形小花,无根无叶却生长自如的奇异特性,历来曾引发过不少文人墨客的诗兴。1000多年前,南朝诗人谢眺曾咏道:“轻丝既难理,细缕竟无织。烂漫已万条,连绵复一色。安根不可知,萦心终不测。所贵能卷舒,伊用蓬生直。”唐代人诗人李白也曾写下了“君为女萝草,妾作菟丝花。轻条不处引,为逐春风斜”的名句。
但也正是这种受医家推崇、文人吟咏,貌似柔弱的“无根草”,使被附着植物深受其害。它尤爱伤害豆类植物。一旦侵入农田,就会造成作物严重减产,要想清除势必造成作物、杂草两败俱伤,今天仍是农民十分厌恶的农田恶性杂草之一,有“魔王的丝线”之称。那么这类寄生者又是如何伤害其他植物的?“魔王”的魔力何在呢?
▲菟丝子
如果运用现代的植物学知识和手段,全面观察菟丝子的一生,便会发现,“无娘藤”也是在大地母亲的怀抱中长大的。每当春暖花开之时,菟丝子的种子便在田野中萌发了。它向泥土深处伸出根系,以便得到大地的支持;向上将细嫩的茎探出土壤,开始搜寻寄生的对象,一旦遇到较称心的寄主后,便迅速缠绕上去。这时它的茎表皮细胞开始向寄主茎的方向形成指状突起,并逐渐穿过其表皮、皮层,直达“运输大动脉”一维管组织,使其中的水、无机盐和有机物等改道,源源不断地流入自己体内,开始了“吸血”的寄生生活。此时的菟丝子已在寄主身上生了根,于是土壤中的根便死去了,与大地母亲断绝了关系。
在阳光充足、温暖、湿润的气候条件下,菟丝子生长十分迅速,每天茎可伸长10厘米左右,而且分枝极多,甚至有如一张巨大的金丝网,罩住了成片的绿草或豆类作物。在菟丝子旺盛生长的同时,被寄生的植物却日渐憔悴,尽管它们的根系在拼命地吸收水分和无机盐,绿叶作通过光合作用不断合成有机物质,却入不敷出,不得不忍饥挨饿,轻者生长发育不良,重者往往没等到开花结果便夭折了。而菟丝子在夏秋之际却花丰果盛,一派繁荣景象。
由此可见,菟丝子之所以能脱离大地,舍去绿叶,过完全寄生的生活,全靠茎上形成的伸入寄主体内的“第三只手”。科学家给它起了一个形象的名称——吸器(又称吸根)。
吸器是什么
当我们在电影、电视中见到鲸、海豚等在大海中尽情遨游的场景时,很难想象这些具有鱼一般外形的哺乳类,其祖先也曾是靠四肢行走的陆生动物。但在它们身上,科学家确实找到了四肢退化的证据。
在植物世界,也不乏类似的情况。寄生植物某些营养器官的退化和适应寄生生活的新器官的发达,就是极好的例证。纵观所有的寄生被子植物,不论它们的形态差别多大,所在“家庭”的亲缘关系相差多远,都无一不具有吸器。可以说,吸器是这些寄生者最重要的器官之一,也是唯一的寄生器官。
《神农本草经》
《神农本草经》,简称《本草经》或《本经》,中国现存最早的药学专著。由炎帝尝百草后,后人撰写,成书于东汉,并非出自一时一人之手,而是秦汉时期众多医学家总结、搜集、整理当时药物学经验成果的专著,“神农”为托名。全书分三卷,载药365种(植物药252种,动物药67种,矿物药46种),分上、中、下三品,文字简练古朴,是对中国中草药的第一次系统总结。其中规定的大部分药物学理论和配伍规则以及提出的“七情合和”原则在几千年的用药实践中发挥了巨大作用,被誉为中药学经典著作。
寄生植物通过吸器从寄主体内获得水分和养料的事实,在人们看来似乎已十分明了。但细分析起来,又不那么简单,其中有些谜团至今仍未解开。以往科学家们普遍认为,吸器如同连结寄生植物与寄主“运输系统”的桥梁。但近年的研究结果表明,吸器具有复杂的结构和生理功能,它不仅担负着运输的任务,而且还具有“消化”的作用。因为寄生植物所有的有机物与寄主体内合成的有机物不尽相同;寄主不同,有机物也会有差异。只有能将来自异体的物质,转化为更合自己“口胃”的“食物”,寄生才是成功的。此外,遇到寄主是有毒植物时,寄生植物还必须具有解毒的本领。因此,吸器不仅仅充当了桥梁的角色,而且还是一座化学工厂。但目前,人们对这些化工厂的具体工艺流程和生产情况还所知甚少。
生物体上的任何器官,都是长期演化的结果,吸器也不例外。但这种器官是如何产生的,目前尚无定论,科学家中主要有两种截然不同的观点。以往普遍认为:吸器是由根演化来的。当两株独自生长的植物,它们的根不期而遇时,往往会紧紧地靠在一起,时间长了就会合二而一,像今天在森林中形成的“连理根”那样。这种自然嫁接的结果,使两者的维管组织通连,形成水分和养料的交流。1973年,美国加州大学欧文分校的彼得·阿扎特独树一帜,提出了一种与上述观点截然不同的理论。他认为,吸器的形成是微生物寄生的结果。吸器与崎形的根和仅发生了一些一般变化的根相比,更接近前者,因此吸器与由于细菌侵染在植物体上形成的肿瘤有关。
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