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无奇不有:超级会伪装的僵尸莓真菌

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导语:你以为把叶子装扮成花吸蜂引蝶是植物才干的事吗?真菌也有这个能耐。不仅如此,这种超会伪装的真菌还能假扮花粉取代植物的果实。

关键词:蓝莓,真菌,伪装

在我们的星球上,有一种特别能耍两面派的真菌。有时,它扮成一朵花;有时,它又扮成花粉粒。它的扮演技巧如此高超,以致大黄蜂和蓝莓都被它给骗了。

这种真菌有个拗口的名字:Monilinia vaccinii-corymbosi,它会给蓝莓带来疾病,所以我们通常叫它“僵尸莓”(mummy berry,听上去倒像是某种早餐燕麦的牌子)。因为它们除了会耍两面派,也会把蓝莓变成定时炸弹。

导致植物疾病的真菌随处都是,读研时,我花了两年时间去研究它们。这些真菌都进化成了能偷偷逃过植物的免疫系统,甚至将它为其所用的欺骗高手。

有些真菌,比如锈菌、黑穗菌、腥黑穗菌,它们能成功穿梭于两种毫不相干的野生植物宿主间,并能产生多达五个种类的孢子。但M. vacciniii-corymbosi(以下我们称为 M. v-c.)将这一死亡之舞的复杂欺骗艺术提升到了一个新的境界:它竟然能模仿整个的植物器官。

故事要从此真菌的休眠状态“菌核”(sclerotium)讲起。大部分真菌都有菌核的状态。在森林里随机挖一块土都能从中找到某些无名真菌的菌核,它们坚硬呈结节状,有黑色、黄色或白色。M. v-c也有菌核。春天的时候,当年轻的真菌开始发情(或者说繁殖),菌核复苏,并生长出名为“子囊盘”(apothecium)的杯状结构。从子囊盘中,真菌开始撒布它的有性孢子(交配已经完成,这些孢子是其产物而已)。

如果这些随风飘散的孢子幸运的话,它们会落在某根倒霉的蓝莓或是越橘莓发芽的枝上。最好能是落到多汁柔软的新枝上。被真菌侵入的树叶会开始枯萎,真菌覆盖在它们发皱的表皮上,正如你在发霉的水果、面包或是芝士上看到的情形一样。

它们接下来做的事就比较奇怪了。灰褐色、深褐色或是茶褐色的叶子伤口往往被染为紫罗兰色。然后树叶开始发出“发酵茶叶”的气味(对那些茶叶爱好者,我只能说有点类似普洱的味道)。这种气味也被形容为“甜味”。

神奇的是花粉传递者们也开始降落在这些枯萎的树叶上吸吮它们。这大概是因为这些叶子开始分泌蔗糖、葡萄糖和果糖。

若你把这些奇怪的叶子放到紫外线下,你会看见它们的伤口能够反射紫外线,而其它部位则没有这一情况。由于蜜蜂看不见红色却能看见紫外光,很多花都为此而能反射紫外线。

实际上,真菌把其感染的宿主和自己都伪装成了蓝莓花,同时被伪装的还有反射紫外线的叶片、香味和花蜜。蓝莓的花萼,即蓝莓白色缸状花朵底座上的小绿叶的确是会反射紫外线的。蓝莓的花也分泌花蜜,花瓣更散发香味来吸引蜜蜂和其它传递花蜜者。

尽管在我们看来白色、黄色、粉红色的蓝莓花和被M. v-c感染的花没有什么相似之处,但对于传递花蜜者来说,两者无异。当传粉的昆虫接近这些叶子时,它们飞行、着陆和采蜜的行为正像它们在接近一朵鲜嫩的红花。但接下来发生的并不是愉快地授粉,而是昆虫毫无预料地染上M. v-c.的灰色孢子。当这些昆虫下次落在一朵真正的蓝莓花上时,这些孢子会黏在花的柱头上并进行下一轮的欺骗行动。

位于雌蕊顶端湿润的柱头是接收花粉的部位。当孢子稳坐柱头之上,它们开始生长并扮成蓝莓的花粉。它们大吃植物为花粉生长所提供的养料,然后,它们向下生长,来到分裂成五瓣的拟柱头组织,这也是花粉管进入花柱的通路。

其它普通的真菌,例如它的近亲Monilinia fructicola,会杀气腾腾地从柱头上杀到花里面。这在我们做的对照组实验里是确实显示了的。M. v-c.在叶子上或是在实验室的养料上生长时会如此。但柱头上的M. v-c.却不会这样做。它们会从1厘米长的空花柱管成群地发出细嫩而少分枝的纤维。这些纤维看上去像一束束花粉管,并进入花的子房。

下面A图、B图显示蓝莓的花粉管束从受精花粉进入其下的房室里。从C图中你可以看见真菌M. v-c.的纤维同样有意地呈束状结构向下生长。从D图中你看到Monilinia fructicola在同一组织里乱缠乱绕的样子。这是典型的真菌风格。

和花粉一样,M. v-c.的纤维小心地黏在房室的表面,进一步生长。下面A图中,你可以看到中间是五瓣房室的柱头的横截面。图B的红色箭头指出了黏在房室边上的黑色花粉管。图C的红色箭头指出的则是与花粉管的生长方式相同的M. v-c的黑色纤维。图D是对照组的Monolinia fructicola。 红色圈里标出了它们到处疯狂乱长的情形。它们也在房室的中间生长,并不特别要黏住房室壁生长。

与花粉一样,M. v-c.只用它的前端黏住房室的表面,其使用的化学信号和连接也似乎相似。它小心地避免在房室壁上穿透任何不应该穿透的细胞。正是因为它在物理和化学性质上都静静地装扮成花粉的样子,这种真菌才可以避免启动宿主的免疫系统,否则它将无法到达它想去到的果实那里。

一旦这种真菌达到目的,进入到花的卵子或是胚胎里,这株植物就感染上了一种新的性病。从此,真菌便可以疯狂生长。被真菌感染的子房往往也被花粉受精从而形成一个蓝莓。但这是一个枯萎的蓝莓。它会皱缩、僵硬、凋落。当寒冬来临,蓝莓里的真菌形成菌核,这是一颗颗定时炸弹。当下一个春天到来时,它们会向蓝莓展开新一轮的进攻。

伪装成花粉和把叶片包装成花都是非比寻常的伪装。对于真菌来说,感染植物的生殖器官是少见的。只有前面提到的黑穗菌和另一组叫麦角菌(ergot fungi)的真菌会从宿主的花的雌性器官入侵。当人们在1985年研究用叶子伪装花的机制时,M. v-c.是唯一的例子。同一种真菌竟然同时能做这两种伪装,真是相当了不起。

关于作者:Jennifer Frazer是一位科学作者。曾获得AAAS科学新闻写作奖。她有生物学、植物病理学/真菌学和科学写作的学历。她也用很多时间学习体外生命。她的推特@JenniferFrazer

(翻译:傅斓;审校:朱佳莲)

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