这种花实际上是一种伪装成花的真菌

在圭亚那的热带草原上,一种真菌感染了类草植物,使其不育,并产生奇异的全真菌“花朵”替身

右侧两朵橙黄色的“花朵”是真菌对黄眼草花朵的模仿,例如左侧的那朵。

K. Wurdack,史密森尼学会

在2006年前往圭亚那进行采集考察时,植物学家肯尼斯·沃达克在凯厄图尔国家公园的简易机场漫步时,注意到两种黄眼草上的花朵有些不寻常。与该物种典型的花朵不同,它们呈现出更橙色的黄色,紧密簇生,质地海绵状。“我只是把它当作一件偶然的事情记录下来,”沃达克说。

在随后的考察中,他观察到更多这种奇怪现象的例子。通过查阅相关的植物学文献,沃达克了解到实际上发生了什么:这些橙色的奇怪物体根本不是真正的花朵。而黄眼草——属于Xyris属——并没有产生它们。

相反,它们是模仿物——是沃达克(就职于史密森尼国家自然历史博物馆)和他的同事最近描述的一种真菌的产物。这种真菌,Fusarium xyrophilum,感染了一种Xyris植物,使其不育,以阻止植物自身开花。然后,F. xyrophilum劫持了植物运作中一个尚未明确的方面,以寄生完全由真菌组织构成的假花——可能欺骗传粉者传播其孢子,而不是植物花朵的花粉。这一发现被认为是同类记录中的首例。


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


科学家们对这种可能的植物花朵模仿案例感到着迷,现在想知道这种真菌是如何进化出欺骗能力——并且做得如此出色。“这是我们所知的地球上唯一的例子,假花完全是真菌构成的,”美国农业部农业研究局的微生物学家、最近发表在Fungal Genetics and Biology期刊上的关于假花研究的共同作者之一克里·奥唐奈说。

少数其他真菌冒名顶替者只做到了一半,通常是修改宿主的叶子,而不是构建自己的模拟花朵。例如,一些属于柄锈菌目的锈菌会诱导宿主产生叶片莲座丛(代替它们自己的花朵),真菌在上面爆发,类似于附近的黄色花朵。另一种叫做Monilinia vaccinii-corymbosi的真菌物种,会感染蓝莓灌木的叶子,但不会形成花状结构。但是,枯萎的叶子会反射紫外线散发出类似蓝莓花朵的类似发酵茶的气味,并提供花蜜,所有这些都可能吸引昆虫。

因此,新论文的作者想知道,鉴于许多昆虫通过气味导航并且能够感知紫外线,F. xyrophilum对黄眼草的精巧模仿是否还有更多奥秘。

该研究的主要作者伊曼·拉拉巴也是农业研究局的微生物学家,她使用紫外线滤光片拍摄了沃达克在2010年和2012年采集的F. xyrophilum假花。正如推测的那样,真菌组织反射了紫外线,这是许多黄色花朵的特性,可能有助于传粉者找到它们。拉拉巴说,在野外,Xyris花朵也可能反射紫外线。

从假花中分离出的两种色素——也在实验室培养的F. xyrophilum中得到证实——可能是造成这种紫外线反射的原因,并且在蜜蜂特别可见的范围内发出荧光,研究人员说。在实验室中,他们还记录到该物种释放出多达10种化合物,其中许多已知可以吸引昆虫访客。

在实验室中记录的这种芬芳的化学混合物是否与F. xyrophilum模仿的野生Xyris花朵的气味相匹配?由于COVID-19大流行,拉拉巴的团队无法前往南美洲研究活的圭亚那Xyris花朵和F. xyrophilum假花。因此,他们观察了生长在美国南部热带草原栖息地的一种替代物种:Xyris laxifolia var. iridifolia,这是一种多年生植物,看起来与圭亚那植物相似。对未感染的X. laxifolia花朵和F. xyrophilum培养物产生的化学混合物的比较表明,两者都释放出2-乙基己醇,一种吸引传粉者和其他昆虫(如蜜蜂、熊蜂、粉虱和豇豆象)的化合物。

尽管如此,同一属物种之间的花香可能有所不同。而且,香气最好被理解为混合的轮廓,而不是单一的化合物。“我认为这是一个仍然需要更多文献记录的模仿案例,”德国耶拿马克斯·普朗克化学生态研究所的生物化学家乔纳森·格申宗说,他没有参与这项新研究。“但是,当您观察假花的形状、颜色时,很难不对大自然的杰作印象深刻。”

宾夕法尼亚州立大学的植物病理学研究生特里·托雷斯-克鲁兹也没有参与最近的工作,她计划单独探索Fusarium的欺骗行为。一旦疫情消退,她打算前往圭亚那的热带草原,捕捉XyrisF. xyrophilum花朵产生的香味,并追踪它们的昆虫访客。通过研究整个系统如何在野外运作,她的工作可能会解开这些真菌替身的谜团。

本文的一个版本以“假花”为标题,改编后收录在《大众科学》2021年4月刊中。

© . All rights reserved.