缺乏一种元素,植物也会变成食肉性生物?!

【字体: 时间:2023年05月18日 来源:AAAS

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  在某些情况下,一种稀有的热带植物会发展成食肉生物。来自汉诺威大学和维尔茨堡大学的一个研究小组现在已经破译了造成这种现象的机制。

  
   

Carnivorous Leaf    

Triphyophyllum peltatum肉食性叶片,其腺体分泌粘性液体以捕获昆虫猎物。

来源:Traud Winkelmann /汉诺威大学

Triphyophyllum peltatum是一种独特的植物。藤本植物原产于西非热带地区,由于其成分,藤本植物在医学和制药研究中引起了极大的兴趣:在实验室中,这些成分显示出有希望的医学上有用的活性,可以治疗胰腺癌和白血病细胞,以及其他疾病,以及引起疟疾和其他疾病的病原体。

然而,从植物学的角度来看,这种植物也很有趣:Triphyophyllum peltatum是世界上唯一已知的在某些情况下可以变成食肉动物的植物。然后,它的菜单包括小昆虫,它利用黏附陷阱以分泌物滴的形式捕获这些昆虫,并用合成的酶来消化。

在发展阶段具有高度的灵活性

在植物的叶子中可以观察到高度的灵活性,根据发育阶段发展出三种不同的类型。幼期形成单叶,后期形成所谓的“陷阱叶”,携带大量的粘性陷阱。当这些被困住的叶子达到它们的目的时,植物要么重新长出正常的叶子,要么——如果植物已经进入藤本植物阶段——长出顶端有两个钩子作为攀爬的支撑的叶子。

就叶片同一性的表达而言,Triphyophyllum peltatum表现出高度的灵活性:发育阶段可以长短不等,可以完全省略肉食性阶段,也可以在后期加以弥补。因此,这种植物似乎适应了其栖息地的普遍条件。

繁殖栽培成功

使这种植物变成食肉动物的原因以前是未知的。其中一个原因是,peltatum被认为很难培育,因此很难通过实验研究陷阱叶的形成。这个问题现在已经被莱布尼茨的科学家解决了。  

他们首先在维尔茨堡植物园的温室里成功地培育出了Triphyophyllum peltatum。在离体条件下,即在明确的营养培养基上的培养容器中,开发了大量繁殖植物的条件。

来自汉诺威莱布尼茨大学园艺生产系统研究所的Traud Winkelmann教授和她的同事来自LUH土壤科学研究所的Anne Herwig,以及Gerhard Bringmann(有机化学研究所)和Rainer Hedrich 都参与了研究。

缺磷触发了这种转化

但更重要的是,在这些植物的帮助下,研究小组能够确定触发向食肉动物生活方式转变的因素。研究小组已经在最新一期的《新植物学家》杂志上发表了这项研究的结果。

“我们将植物暴露在不同的压力因素下,包括各种营养物质的缺乏,并研究它对每种压力的反应。“只有在一种情况下,我们能够观察到陷阱的形成:在缺乏磷的情况下,”Traud Winkelmann总结了这项研究的核心结果。事实上,根据这位科学家的说法,磷的供应大大减少已经足以引发食肉植物的发展。

因此,在非洲热带森林营养贫瘠土壤的原始栖息地,Triphyophyllum peltatum可以通过形成陷阱并通过消化其昆虫猎物来获取重要的营养元素,从而避免营养不良的威胁。“这些新发现是一个突破,因为它们使未来的分子分析有助于了解食肉动物的起源,”科学家们确信。

文章标题

Carnivory on demand: phosphorus deficiency induces glandular leaves in the African liana Triphyophyllum peltatum


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