幸运的真菌学家发现失落的黑粉菌

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


一张破损的报春花果实,显示出一种毛茸茸的黑色寄生真菌——黑粉菌的残余物(左上)。完整的果实环绕着破损的荚果。照片由 A. 马丁·安斯沃思博士拍摄。经许可使用。

不久前,当我浏览一些旧的新闻稿时,偶然发现了一条有趣的细枝末节,它埋藏在英国皇家植物园(邱园)的一份新闻稿中(我知道我说这句话可能像个愚蠢的美国人,因为我不知道英国人实际上怎么称呼它,但让我们面对现实:我就是个愚蠢的美国人)。为了增加英国味,试着想象一下大卫·艾attenborough 正在阅读这篇文章

长期失踪的英国真菌鸟眼报春花黑粉菌(Urocystis primulicola),被认为是“对生物多样性保护具有主要重要性”的物种(BAP 2007 年审查)已经有 106 年没有被发现了,直到它被邱园和英格兰自然(Natural England)的真菌学家马丁·安斯沃思(Martyn Ainsworth)(8)在两个小时的“卵巢挤压”过程中重新发现。


关于支持科学新闻业

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业 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们今天世界的发现和想法的有影响力的故事。


那些英国真菌学家真的很会派对。当然,这是以一位受过训练的真菌学家的身份来说的。嗯哼。

公平地说,所说的卵巢是植物成熟花朵的一部分,而且由于它们已经干枯死亡,植物大概并不介意这种侮辱。此外,根据邱园的说法,所说的真菌学家(A. 马丁·安斯沃思博士)在前往苏格兰的途中碰巧在一个附近的村庄停留时进行了上述卵巢挤压,并且想起他几年前在那里见过鸟眼报春花。这并非他周五晚上的计划。

黑粉菌是不显眼的微观真菌物种,存在于活体寄主植物内部,在本例中是红色濒危的野生粉红色鸟眼报春花 (Primula farinosa),发现于奔宁山脉北部地区。鸟眼报春花黑粉菌与这种植物共同进化,并劫持其卵巢,用黑色粉末状的黑粉菌孢子代替其种子。隐藏在卵巢中,只有在夏末种子成熟时挤压鸟眼报春花豆荚时,才能发现这种罕见的黑粉菌。

这种花现在在英国显然已经很稀有了,这解释了黑粉菌 106 年的消失。这是一张尚未受到黑粉菌侵扰的鸟眼报春花的照片

我们现在至少应该谈谈黑粉菌到底是什么,以弥补我那无耻的标题和小学水平的傻笑1

黑粉菌和密切相关的锈菌2可能是最早进化的担子菌纲真菌之一,担子菌纲真菌是包括大多数蘑菇在内的大型真菌类群。黑粉菌是植物寄生菌,产生称为孢子堆的繁殖结构。这些美丽的强化、有纹理且通常呈防晒霜般深色的孢子代表了真菌的有性阶段,也是使它们如此令人愉快地“污秽”(smutty)的原因,正如您在顶部的照片中看到的那样。

有时,孢子堆是越冬阶段。当它们萌发时,它们会产生担子,这是担子菌纲真菌的特征,以及担孢子,担孢子是这些真菌中减数分裂的产物(卵子和精子是人类减数分裂的产物)。黑粉菌的担子不像大多数蘑菇那样呈棍棒状;它们呈手指状,并且沿着它们的长度在它们的尖端带有担孢子。

与可以感染针叶树和蕨类的锈菌不同,黑粉菌仅感染开花植物(至少现在是这样。在遥远的过去?谁知道呢)。当它们的孢子落在植物组织上时,或者它们可能已经存在于来自受感染植物的种子中时,它们可能会这样做。一旦黑粉菌开始生长,它们可能会悄无声息地生活,没有任何它们存在的证据,作为内生菌存在于植物细胞之间,直到植物成熟。然后,它们通常会生长并用它们的菌丝体(真菌的丝状体)和孢子堆取代重要的、高投入的结构,如花粉、鳞茎或果实。有许多由黑粉菌引起的作物病害,它们长期以来一直让植物病理学家忙碌。但是,也有许多黑粉菌会影响野生植物,而这些植物与我们无关。而且,毫无疑问,它们在自然界中也发挥着重要的作用。

一些黑粉菌还具有在腐屑上作为腐生菌生活一段时间的能力,而且所有黑粉菌似乎都具有有趣的酵母菌趋势。酵母只是一个词,用来形容那些——至少在其生命周期的一部分,有时是永久地——放弃丝状生活方式,转而作为通过出芽繁殖的单细胞生物生活的真菌。许多不相关的真菌都可以以这种方式生存。当在实验室的培养皿中的人工培养基上培养黑粉菌时,它们几乎都作为通过出芽繁殖的酵母菌生长。我不知道为什么。还有一组有趣的黑粉菌,它们似乎更喜欢在野外长期作为酵母菌生活(尽管它们也可以产生菌丝体),它们被称为“担子菌酵母”。

您可能听说过玉米黑粉菌(又名玉米棒子上的色情片),墨西哥的优雅人士称之为乌米,他们认为这是一种美味佳肴。在这种情况下,真菌会侵占玉米的单个籽粒(每个籽粒都是单朵玉米花的子房和果实),并用大量的自身组织代替组织,严重扭曲籽粒,形成灰色、怪异但显然美味的孢子团。这是一张美丽的图画,描绘了这种黑粉菌的生命周期,向您展示了黑粉菌如何运作的一般概念,作为奖励,它还可以让您练习西班牙语技能!想象一下,这段话由一位拉丁美洲足球解说员来解说,那就没问题了:(“TELIOOOOOOOOOOOOOOOOO!”)。

坦率地说,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(散黑粉菌将其孢子释放到风中)。固黑粉菌也称为腥黑穗病,或[咳嗽]臭黑粉菌。臭黑粉菌(腥黑穗病)确实很臭,被它们污染的谷物仅适用于饲料用途。腥黑穗病孢子还有一个额外的怪癖:它们是油性的。这可能看起来没什么了不起,但当它们大量存在时,就会变得引人注目,机械或静电产生的火花会导致充满黑粉菌粉尘的谷物升降机、联合收割机或脱粒机爆炸。我非常确定我们在研究生院时看过这种后果的照片,并且这里有一些 1916 年版《大众科学》杂志中被黑粉菌炸毁的谷物升降机和脱粒机的照片

最后,腥黑穗病有三种亚型:普通腥黑穗病、矮腥黑穗病和[咳嗽]卡纳尔腥黑穗病。卡纳尔腥黑穗病以印度城市卡纳尔命名,而不是因为我们的腥黑穗病可能犯下或可能没有犯下的任何不检点行为。

因此,黑粉菌和腥黑穗病基本上专门从事“绑架”开花植物的各个部分,无论是禾本科植物还是报春花。它们用自己的组织取代发育中的植物组织。在我们的鸟眼报春花黑粉菌的例子中,真菌取代了果实内部发育中的卵巢(因此需要卵巢挤压)。在右侧健康的植物中,您可以看到一个长长的绿色卵巢,在蒴果底部露出一些成熟的种子。在左侧,您可以看到当黑粉菌接管时会发生什么。黑色物质由真菌丝和孢子堆组成。

照片由 A. 马丁·安斯沃思博士拍摄。经许可使用。

我们发现了一种曾经被认为已经消失的生物仍然活着,这令人兴奋,更令人惊叹的是,有人花了两个小时挤压卵巢来寻找它。向您致敬,先生。黑粉菌是自然界中常见、重要且通常被忽视的部分。仅仅因为它们不性感(虽然名字肯定带有暗示性!)并不意味着它们不值得我们的关注和赞赏——而不仅仅是在谷物升降机爆炸意识周期间。

 

 

_________________________________________________

1在主题行要求“黑粉菌照片”的情况下写信给邱园有点尴尬。当我早上从床上滚下来时,我绝对没想到会看到这样的事情。

2非正式地,这里是《巧妙的变形虫》的真菌学周(们),就像最近在《小事物考虑》中一样。除了上周关于壶菌的文章和这篇关于黑粉菌的文章之外,我还有两篇关于真菌的文章要推出,包括一篇关于锈菌的文章,这些锈菌出现在一个非常不寻常的地方和伪装中——并且被误认为是甲壳类动物。

© . All rights reserved.