18-20 破坏力强大的“巫婆草”_房裕东.pdf

科技Science18百科知识 2023.07B有这样一种植物，植株不过十几厘米高，长着狭长的叶片，开着小小的黄花，一点儿也不起眼，很多从它身边走过的人都没注意过它。但就是这样一种低调的植物，却有着十分顽强的生命力，只要受到足够多的寄主植物信号分子的刺激，它那“休眠”长达 20 年的种子都能萌发。它就是独脚金。每当天气炎热，人们食欲不佳时，就会往饭菜中添加一些消暑化食的药材，独脚金便是其中一种。这是因为独脚金具有健脾消积、清热杀虫之功效，可以辅助治疗小儿食欲不振、消化不良、泄泻、黄疸肝炎、喉痒咳嗽疾病。这么说来，独脚金是一种对人体健康颇有益的植物，可为什么它会有“巫婆草”这样的别名呢？破坏力强大的巫婆草 房裕东科技Science18百科知识 2023.07BScience科技19百科知识 2023.07BScience科技19神出鬼没的“巫婆草”独脚金是玄参科独角金属半寄生草本植物，主要分布于亚洲、非洲和大洋洲的热带与亚热带地区，我国南方地区的某些省份，如福建、广东、广西、贵州、海南、湖南、江西、台湾、云南等可见。独脚金为专性半寄生杂草，寄主为禾本科植物，如小麦、玉米、水稻、高粱、甘蔗等，可严重为害这些作物。尤其在非洲，独脚金是让人痛恨的寄生杂草。爆发时，会导致庄稼严重减产，甚至颗粒无收。独脚金的种子感应到寄主植物的存在后，便会以极快的速度萌发，但它的萌发并不是传统意义上的生根发芽。独脚金没有真正的根，从种子中萌发出的是一种称为吸器的结构。吸器是一种变态的寄生根，可以穿透寄主植物根部周围的防护组织，从寄主植物的根中吸取养分供自己生长。“神出鬼没”正是独脚金的可怕之处当人们看到它的苗钻出地面时，其实它早已成功寄生，而这时，对作物的一切抢救措施都为时晚矣。一片密密麻麻的独脚金在枯苗旁骄傲地开着小花，仿佛在炫耀自己的战果。正因为独脚金神出鬼没，又严重为害农作物，所以人们才形象地称它为“巫婆草”。独脚金的繁殖能力相当强。一株成年独脚金能产生近 10 万粒种子。它的种子非常小，直径只有约 0.3 毫米，可以轻易地借助风、水、动物等“旅行”到各地。种子具有顽强的生命力，即便休眠20 年，仍然有 50%的萌发率。可以说，一旦某块田地爆发独脚金，这块田地基本就不能种庄稼了。难怪小小的“巫婆草”曾经让无数非洲人民不得不放弃祖祖辈辈耕作的土地，背井离乡。科技Science20百科知识 2023.07B至此，我们终于揭开了“巫婆草”的神秘面纱。原来，导致作物减产甚至绝收的不是别人，正是深受其害的寄主植物自己。独脚金内脂的重要作用当然，独脚金内酯不仅能帮植物找到共生真菌，让“巫婆草”趁机打开寄主植物的大门，也对植物自身的生长发育起着重要的调节作用。比如，参与调控根系生长、根毛伸长，与生长素和细胞分裂素协同调控作物的分枝发生等。分蘖是禾本科植物在地面以下或接近地面处所发生的分枝。早期生出的能抽穗且结实的分蘖称为有效分蘖，晚期生出的不能抽穗且不结实的分蘖称为无效分蘖。分蘖的多少、分蘖的速度、分蘖的相关性等是苗期形态管理的一项重要指标。实验显示，不能合成独脚金内酯的植物，分蘖明显增多，植株普遍矮小，往往呈“一蓬乱草”的样子。以水稻为例，每株水稻最终能结出多少稻穗，更多取决于基部有效分蘖的数量，而有效分蘖又是决定水稻株型和产量的重要性状之一，所以，人们可以通过调整水稻体内独脚金内酯的含量来调控水稻的有效分蘖，从而研发出更高产的水稻品种。另外，对独脚金内酯合成和信号传导的研究对于减轻寄生植物在农业生产中的危害也具有重要意义，同时为开发新型除草剂、培育抗寄生植物侵袭的作物提供了理论基础。【责任编辑】谌 燕巧妙利用 完美萌发独脚金强大的破坏能力引起了科学家的兴趣。他们想知道，到底是什么刺激了独脚金种子的萌发。1966 年，美国科学家库克等人首次从棉花中分离鉴定到能够显著诱导独脚金种子萌发的小分子物质。随后几十年，科研人员相继在高粱、玉米等多种作物中分离鉴定到这种物质，并将其命名为独脚金内酯。独脚金内酯是一种新型植物激素，由植物根部向土壤分泌，主要由类胡萝卜素代谢产生。植物分泌独脚金内酯的本意是希望以它为信号，去找到与根共生的丛枝菌根真菌，以促进菌丝分枝。丛枝菌根真菌是一类生活在土壤中的真菌，它们与植物的根达成了非常默契的合作关系：真菌从植物中获得营养物质，植物则通过真菌菌丝大大提高从土壤中吸收水分和无机盐的效率，两者互惠互利，密不可分。却不承想，这一完美的合作关系被独脚金所利用寄主植物寻找“小伙伴”的信号，竟成了独脚金的种子寻找寄主并打开寄主大门的钥匙。独脚金的种子非常小，储藏的能量也很少，如果不能迅速找到寄主植物的根，就会因为缺乏营养而死掉。聪明的独脚金学会了通过环境中独脚金内酯的浓度来判断自己与寄主植物根部的距离。只有当环境中的独脚金内酯达到一定浓度（这时，独脚金的种子和寄主植物的根部的距离往往在 3 毫米以内），独脚金的种子才会萌发。独脚金的种子萌发后，会径直朝寄主植物的根部生长，这样才能在自身能量耗竭之前穿透寄主植物的根部，并及时获得能量补充。20百科知识 2023.07B