有些植物在长期的演化过程中,某些营养器官退化,不能用自己的根系从土壤中吸收生长必需的水分和无机盐,不能利用绿色的叶子和茎进行光合作用获得养料,只能寄生在被称为宿主的其他植物体上,获得必须的营养物质,这种植物被称为寄生植物。寄生植物分为完全寄生植物和半寄生植物。
大王花
大王花是大花草科大花草属的寄生植物,分布在印度尼西亚的爪哇和苏门答腊等地的热带雨林中。其宿主是一种葡萄科乌蔹莓属的藤本植物——白粉藤。大王花花朵的直径有1.2米,整个花朵最重可达50多千克。花冠上生有5片花辦,每片花辦长30厘米~40厘米,2厘米~3厘米厚,花辦中央有一个直径约30厘米的花“盘”。大王花靠吸器吸取藤本植物的营养物质,维持生活。
小王花
中国西藏墨托及云南的西双版纳有一种酷似大王花的寄生花,人们称之为小王花。它寄生于其他植物的根上,比起大王花,它的个头很小,然而却有10片花辦,数目是大王花的两倍。它没有叶片,花朵长得十分鲜艳,是现存的珍稀寄生植物。
肉苁蓉
肉苁蓉是列当科多年生肉质草本植物,多分布在中国西北部的沙漠中。其寄主很多,有梭梭、红沙、盐爪爪和柽柳等。肉苁蓉一生中有3年~5年是埋在沙土里生长的,出生后生长仅一个月左右的时间。它开花结果后,结出大量细小的种子。种子随着风沙一起飞扬,一旦深入土层与寄主根接触,便得到寄主根分泌物的刺激,加上适合的温度,就开始萌发,开始新一轮的寄生生活。
草苁蓉
草苁蓉为列当科一年生草本植物,株高15厘米~30厘米,叶退化为鳞片状,全株呈黄褐色,分布在中国华北至俄罗斯等地,多寄生在菊科蒿属植物的根上。过寄生生活的列当科植物没有自己的绿叶,其所需的水分、无机物和有机营养都是依靠被寄生的植物提供,是完完全全的寄生植物。
锁阳
锁阳是锁阳科多年生的草本植物。它的果实微小,果皮非常结实,对严酷环境有惊人的适应能力。塔里木盆地的砾石戈壁上,阳光强烈,白天地表温度高达70摄氏度以上,然而寄生植物锁阳和肉苁蓉的种子仍可在那里顽强生长。锁阳喜欢寄生在固沙植物白刺的根上,也寄生在优若黎、盐爪爪和河冬青等植物的根上。
檀香树
檀香树属于檀香科,是一种小乔木。它是一种半寄生植物,寄生器官是在根部。它的根一部分可以直接从土壤中吸收营养,一部分则靠吸器吸附在寄主植物的根上吸收现成的营养。有两方面的营养保证,檀香树就长得欣欣向荣;反之,就会生长不好,甚至死亡。檀香树对寄主有比较严格的选择,对有些植物特别喜欢,例如南洋楹、洋金凤、台湾相思等豆科植物,以及栀子、紫珠、木棉等;而如果让油茶、肉桂、树波罗、芒果等与檀香树为邻,则明显生长不好,叶变黄,终至死亡。
菟丝子
菟丝子属于旋花科一年生缠绕草本植物,是最常见的寄生植物之一。其茎细柔,呈丝状,生有众多吸盘,附着寄生在豆科、菊科或藜科等植物上,有时危害荨麻、大豆、棉花一类的农作物。春天,菟丝子种子萌发钻出地面,形成蛇一样的幼苗。一旦碰上荨麻等寄主的茎后,它立即将寄主紧紧缠住,然后顺着寄主茎干向上爬,并从茎中长出一个个小吸盘,伸入到寄主茎内,吮吸里面的养分。菟丝子就是靠这样的手段来和它的寄主亲密接触的。
寄生植物的意义
寄生是自然界的一种正常现象,我们不能简单地把寄生植物当做有害植物看待。寄生植物和其寄主的组合不是任意的,这与细胞液的滲透压(植物细胞依此将根部的水分输送到茎和叶)等细胞生理条件有关。在高等植物中过寄生生活的虽然不多,但却各具特色。在它们中也有一些珍贵稀有种,许多寄生植物能够入药,具有较高的经济价值。
槲寄生
槲寄生是桑寄生科的半寄生植物,它只能靠寄生根依附在树木上生存,虽然它的叶片中含有叶绿素,可以进行光合作用,但又必须从固定自己的树上吸收所需的养料水分。槲寄生的种子带有黏性,靠鸟类传播,当种子落在适合生存的树上时,就会粘在树上,很快就把根扎进树里。得到宿主所提供的汁液之后,槲寄生就会很快地生长起来。
腐生植物——水晶兰
出淤泥而不染,指的是莲花,然而在腐殖土中没有一片绿叶就能长出可爱的钟形白花,那就非水晶兰莫属了。每当春夏交接之际,在中高海拔、气候凉湿的针阔混交林间,往往可以在一堆不起眼的泥土上看到它。水晶兰是鹿蹄草科植物,没有叶绿素,叶子退化成鳞片状贴在茎的旁边,因此不能进行光合作用,只能靠腐烂的植物来获得养分。水晶兰生长在被分解的树叶上,真菌包围着它的根,并以消化森林中的枯枝落叶得来的养分供养它。
腐生植物与寄生植物的区别
寄生植物从别的活植物体中,靠寄生根吸取营养;腐生植物从死的腐烂的植物体腐殖土中吸收营养,它不是靠寄生根,而是靠菌根,即真菌的菌丝。寄生根与菌根是不同的,因而寄生植物和菌物是两类完全不同的生物类群,菌类的特点是靠腐烂的有机物生活,寄生植物自身却不能,要靠腐烂的有机物生存,也得依靠共生的菌类。
食虫植物
食虫植物是一类具有引诱、捕捉、消化及吸收昆虫的能力的植物。目前已知的食虫植物有10科21属,约600种。依其捕虫方式可分为被动式和主动式两大类。被动式的捕虫器通常只做缓慢的运动,甚至不会运动,如瓶子草、猪笼草等;主动式的捕虫器具有快速运动的能力,如貂藻、捕蝇草等。
食虫植物
食虫植物的本能
食虫植物大多生长在常被雨水冲洗、矿物质贫瘠缺乏的地带,也有的生长在热带和亚热带的沼泽地。这些地区的土地呈酸性,除了碳可自空气中的二氧化碳取得之外,其余作为蛋白质成分的氮或其他元素往往难以取得。有一些植物便发展出捕虫的能力,借由食虫的方式来获得这些无法从土壤中取得的养分。
猪笼草
猪笼草是猪笼草科的著名食虫植物,主要分布在印度尼西亚、澳大利亚、马来西亚、印度东部以及中国的广东南部、海南岛、西双版纳等地。它的囊状捕虫器实际上是变杰的叶片:叶后部仍呈叶片状,中部变成卷须,前部才特化成外形奇特的捕虫囊,其上有盖。捕虫囊内壁密生腺体,能分泌消化液,以特别的气味引诱昆虫入内。昆虫进入瓶状体后,最终会跌落瓶底的消化液中。瓶状体上半部腺体有一层表皮细胞覆盖,较为平滑,昆虫不容易爬出,渐渐会被其中的消化液消化掉,成为这个“足不出户的猎人”的一顿美餐。
瓶子草
瓶子草是瓶子草科多年生的草本植物,原产于北美洲,多生长在沼泽地、潮湿的田野中,属被动捕捉型食虫植物。瓶子草的种类较多,高度各有不同,一般为10厘米~80厘米。瓶子草整株无茎,叶子最为奇特:有的呈管状,有的呈喇叭状,还有的呈壶状,上端均有盖,看上去仿佛各种各样的瓶子,因此被称为瓶子草。“瓶子”的内壁非常光滑,生有蜜腺,可以分泌出香甜的蜜汁,以引诱昆虫前来;“瓶壁”上还生有一排排尖刺般的倒毛,令掉进瓶内的昆虫无法爬出,最终被消化掉。瓶子草的造型、习性十分奇特,自从被发现即引起了人们极大的兴趣。目前经常用做盆栽观赏。
捕虫堇
捕虫堇是狸藻科著名的食虫植物,其根状茎很短,近10枚叶片从基部迭出,叶缘呈披针形,淡绿色。它的叶片能够分泌出一种黏性物质,如同“苍蝇纸”一般,可以粘住过往的昆虫。之后,植株会利用体内分泌出的酶,消化掉昆虫的软组织。捕虫堇多生长于海拔较高的地带。中国的西藏、云南、甘肃、青海等地都有分布。
狸藻
狸藻是一种水生食虫植物,靠近根部有捕虫囊,囊有活门,能随水流向里开,而虫体随之入内,活门关闭,虫子被消化吸收。狸藻的捕虫囊虽小,但对于孑孓(蚊子的幼虫)、水蚤等小虫而言,却是难以逃脱的牢笼。一株狸藻最多生有1200个捕虫囊,一生能吃掉10万多只孑孓,帮助人们灭蚊。
茅膏菜和毛毡苔
茅膏菜和毛毡苔是最为常见的食虫植物,均为茅膏菜属,目前有100种左右,大部分生长在澳大利亚和新西兰。它们的典型代表是圆叶茅膏菜,这种植物的捕虫叶子很不寻常,它的顶端上有在阳光下发光的黏液,能够轻易粘住猎物,并将猎物分解、消化和吸收。
捕蝇草的结构
捕蝇草是茅膏菜科捕蝇草属多年生宿根植物,原产于北美洲的沼泽地,特别是美国的南北卡罗来纳州。捕蝇草叶子的构造很奇特,在靠近茎的部分有羽状叶脉,但到了叶端就长成肉质的,并以中肋为界分为左右两半,其形状呈月牙形,这就是它的“诱捕器”。平时诱捕器张开,叶片向外弯曲,当上钩的昆虫爬到叶片上吃蜜时,就会触动其中的激发刚毛,诱捕器就会在20秒~40秒内闭合,将猎物囚禁在里面。同时,激发刚毛受到刺激后,叶片上就分泌出一种酸性很强的消化液,将虫体消化吸收。大约5天后,昆虫的营养物质被吸收干净,叶子又重新张开,准备捕捉新的猎物。
可爱的捕蝇草
捕蝇草原产在北美洲的森林沼泽地带,现在已被世界各地植物园和植物爱好者广泛栽培,以供观赏。捕蝇草的力量很大,不仅能捕食像苍蝇、甲虫等一类的昆虫,对于青蛙大小的动物,它也往往不会放过。捕蝇草有时也“性格豪爽”,慷慨助人,把捕来的食物专门送给为它传授花粉的蜘蛛作为酬谢。
食虫植物的病虫害
虽然食虫植物会吃虫,但是食虫植物也会被虫吃。毛毡苔就常会出现病虫害。特别是蚜虫。蚜虫往往躲在毛毡苔叶片背后、花茎上或是腺毛无法粘到的中心嫩芽处,去吸食植株液体,造成植物的衰弱、死亡。种在户外的毛毯苔还有可能遭到某些蛾类幼虫的攻击、这些大型的毛虫一点儿也不惧怕毛毡台的黏液,反而会把它的叶子吃光。瓶子草也会遭遇病虫害,其植株外表常会聚集介壳虫。
转基因植物
世界第一批转基因植物出现在1983年到1985年之间,从1996年美国允许第一例转基因食品在超市出售以来,转基因食品登上人类的餐桌也已有约10年了,可直到今天,关于转基因食品的安全性仍在科学家之间争论着。不管怎样,可以肯定的是转基因植物必将引起农业的一次革命。
植物转基因技术
植物转基因技术是指把从动物、植物或微生物中分离到的基因,通过各种方法转移到植物的基因组中,使之稳定遗传并赋予植物新的农艺性状,如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。
何时出现转基因植物
世界上许多国家都在研究转基因植物,自从1983年首次获得转基因植物后,至今已有35科120多种植物转基因获得成功。1986年全世界获准进行田间实验的转基因植物仅5例,到1992年时增加到675例。1994年底全世界获准进行田间实验的转基因植物已激增到1467例。
中国研究转基因植物的现状
中国在过去10年中在转基因植物方面也取得了可喜成果,获得了抗细菌病的转基因马铃薯、抗赤霉病的转基因小麦、抗小菜蛾的转基因甘蓝等,此外在耐盐转基因植物和提高必需氨基酸含量的转基因马铃薯等方面也取得了成果。转基因植物的产业化,尤其是转基因农作物的产业化,由于能提高产量,减少除草剂、杀虫剂等农药使用量和节约大量劳力,而带来巨大的经济效益和社会效益。
转基因玉米
北京大学已将编码必需氨基酸的基因转入马铃薯,获得了含高必需氨基酸的马铃薯品系,这些品系已在内蒙古试种,正准备进入正式开发。中国农业大学成功地将高赖氨酸基因导入玉米,获得的转基因玉米中赖氨酸含量比对照提高了10%。