巨型腐臭寄生花莱佛士花引发宿主防御

宿主植物的生存可能取决于其藤蔓中强大的化学物质

Rafflesia blooming in Sumatra.

莱佛士花在苏门答腊岛盛开。

mazzzur/Getty Images

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关于寄生植物莱佛士花——这个属产生了世界上最大的、最臭的花朵——如何感染其宿主植物,我们知之甚少。莱佛士花一生中的大部分时间都是以一团线状细胞的形式潜伏在木质藤本植物四裂草的树皮下,然后才以不起眼的、高尔夫球大小的花蕾出现。这些花蕾最终会爆裂成肉质的花朵,散发出腐肉般的臭味,重量可达20磅,直径可达三英尺。自2017年以来,长岛大学植物生物学家吉恩梅尔·莫利纳一直在实验室中尝试用莱佛士花的种子感染四裂草幼苗,但迄今为止尚未成功;她最新的工作进一步深入研究了一些潜在宿主如何设法阻止这种奇特的寄生虫。

在一项新的研究中,莫利纳和她的同事从菲律宾雨林中提取并筛选了受感染和未受感染的四裂草插条产生的10,000多种化学物质,该研究发表在《植物》杂志上。研究人员发现,未受感染的插条含有较高水平的苄基异喹啉生物碱,这是一组包括吗啡和可待因在内的化合物。

此前从未在四裂草或同一科(包括普通葡萄)的其他蔓生植物中报道过此类物质。莫利纳说,四裂草能够产生如此具有生物活性的物质让她感到好奇,而它这样做的确切原因尚不清楚。她怀疑四裂草可能会先发制人地炫耀这些生物碱,以阻止感染。她补充说,也许莱佛士花的开局之举是抑制这种分泌物并围攻其宿主。


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哈佛大学进化生物学家查尔斯·戴维斯(未参与这项研究)表示,无论如何,这一发现“非常令人惊讶”。 “植物是令人难以置信的化学家。” 他补充说,这项工作是朝着揭开寄生虫和宿主之间相互作用的神秘面纱迈出的重要一步。

接下来,莫利纳希望了解如何使平衡向莱佛士花倾斜。她的长期目标是将这些濒临灭绝的花朵从东南亚的栖息地带出来,让外界更容易接触到它们。了解四裂草的防御机制如何运作——以及如何颠覆它们——是一个起点。

莫利纳在她的大学办公室里养了一盆盆栽四裂草,定期在植物上撒上莱佛士花的种子,希望它们能奇迹般地扎根。到目前为止,一无所获。但她仍然保持着这个习惯。“我认为是有办法的。我们只是还不知道而已,”她说。“我们总会找到办法的。” 

Shi En Kim是一位常驻华盛顿特区的科学作家。她的作品曾发表在《化学与工程新闻》、《国家地理》、《Hakai杂志》、《Slate》、《科学新闻》等刊物上。在Twitter上关注她 @goes_by_kim

更多作者:Shi En Kim
大众科学 Magazine Vol 326 Issue 3本文最初以“寄生虫挑战”为标题发表在《大众科学》杂志第326卷第3期(),第22页
doi:10.1038/scientificamerican0322-22a
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