作者：张井雄 吴建强（中国科学院昆明植物研究所）

文章来源于科学大院公众号（ID：kexuedayuan）

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缠绕在花枝上的这长长的淡橘色的丝状物究竟是啥？

在公园或者野外，你可能曾看到过这样一些藤状植物：它们呈橘黄色或者淡绿色，缠绕在其它植物上，自己本身没有根也没有叶片。你有没有好奇过它们究竟是什么？又是如何“凭空”出现的？

原来，它们叫做菟丝子，也被称为黄丝藤、金钱草和无根草等，是一种非常常见的寄生植物。这些寄生植物占到被子植物的大约1%，全球现存共有4000多种。

菟丝子属于旋花科（Convolvulaceae；这个科里我们最熟悉的应该是红薯 Ipomoea batatas），菟丝子属（Cuscuta），有大约170-200个种，主要分布于亚热带区域。菟丝子无根也无叶，只有依靠其他植物才能够生存下来，是一种典型寄生的植物。大多数菟丝子的茎是淡绿色或者淡黄色的，也会因寄主差异颜色略有不同。

菟丝子无根也无叶

菟丝子的“觅食”范围很广，大约有一百多种寄主，分布于多个科，如豆科、菊科、禾本科、茄科、蓼科等植物。

但是，菟丝子对不同的寄主具有不同的喜好，如果遇到合适的寄主，它们就会疯狂地生长，从寄主那里获取大量的营养。这样，寄主就遭殃了，有的长得很慢，有的长得很小，有的干脆就被菟丝子寄生死了。

例如，我国的南方菟丝子（Cuscuta australis）寄生在大豆和野生番茄上长得就异常茂盛，在生长旺盛期，每天能增长达5、6 cm。

不同的菟丝子入侵性也不一样，较南方菟丝子而言，生活在北美的五角菟丝子(Cuscuta pentagona)的寄生性更强。

菟丝子寄生范围很广

菟丝子的寄生会造成作物减产，尤其是在亚热带地区和地中海地区影响最为严重，此外，北美和中欧也有菟丝子泛滥的报道。

菟丝子造成寄主产量下降的原因包括两个方面，一是菟丝子通过吸器，深入寄主的木质部或者韧皮部，获取生长所需的一切；二是菟丝子缠绕在寄主叶片，影响其光合作用。

菟丝子严重影响寄主的生长

菟丝子这么厉害，它是怎么实现寄生的呢？

菟丝子的萌发

这就不得不说说它的神奇武器——吸器（haustoria）。

一棵菟丝子最多能有数万粒种子，不过种子数量虽多，个头却很小，近几十颗种子才有米粒那么大。但是，菟丝子种子有一层厚厚的防护套，在自然条件下，菟丝子种子遇到合适的条件就会吸水、肿胀、萌发，冲破种皮，长出脆嫩的芽儿，似乎非常容易生长，不过在实验条件下观察过就会知道，要萌发菟丝子可不是一件容易的事儿，必须将种子放到强腐蚀性的浓硫酸中半个小时才能去除种皮。

萌发后，菟丝子幼苗就慢慢旋转寻找寄主，如果没有机会接触到寄主，幼苗在几天后就死去了；而那些幸运儿接触到寄主后，与寄主接触的部位就出现细胞分化，右手螺旋缠绕到寄主的茎或者叶柄上，接触到寄主部位的表皮细胞细胞质增多，发育成初始的吸器，这些吸器通过机械压和酶解过程穿透寄主细胞深入皮质层，形成搜寻丝（searching hyphae），深入到寄主的韧皮部或者木质部，最后形成种间胞间连丝，连接了菟丝子和寄主，并很快成为成熟吸器。

这样，吸器就形成菟丝子和寄主间的“营养通道”。Yeah! 寄生完成！

菟丝子的吸器

就这样，菟丝子通过吸器与寄主形成了紧密的联系。菟丝子从寄主那里获取所有需要的物质，比如糖类、氨基酸、无机盐和水等。

除了水和营养，菟丝子也会从寄主里转移编码蛋白质的mRNA（信使RNA）和非编码蛋白质的起到调控作用的小RNA。基于这些发现，有科学家在研究是否可以利用小RNA来抑制菟丝子重要基因的表达，从而防控菟丝子，减少其对作物的危害。

另外，菟丝子还从寄主转运次生代谢产物。比如，寄生不同寄主的日本菟丝子(Cuscuta japonica)体内的次生物质含量差异显著。与其他松醇含量较少或者不含松醇的寄主相比，菟丝子寄生在松醇（pinitol）含量丰富的寄主葛根 (Pereira thunbergiana)上就含有更多的松醇。

除此之外，菟丝子也能够转运病原菌，比如病毒、类病毒。

这样看来，事物总是有两面性的，这个通道是菟丝子窃取寄主营养和水分的重要途径，但是有害的病原菌也可能会随着这个通道运输到菟丝子。

菟丝子作为寄生植物，与寄主有着极其密切的关系。随着技术手段的不断提高，这种奇特的寄生植物与寄主间的相互作用也正在被科学家们从进化、生理生态和遗传等多方面逐渐揭开，相信在不久的将来，人们将能够利用这种关系更好地防治寄生植物，造福人类。

参考文献

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来源: 科学大院