破壞力強大的“巫婆草”

房裕東

有這樣一種植物，植株不過十幾厘米高，長著狹長的葉片，開著小小的黃花，一點兒也不起眼，很多從它身邊走過的人都沒注意過它。但就是這樣一種低調的植物，卻有著十分頑強的生命力，只要受到足夠多的寄主植物信號分子的刺激，它那“休眠”長達20年的種子都能萌發(fā)。它就是獨腳金。

每當天氣炎熱，人們食欲不佳時，就會往飯菜中添加一些消暑化食的藥材，獨腳金便是其中一種。這是因為獨腳金具有健脾消積、清熱殺蟲之功效，可以輔助治療小兒食欲不振、消化不良、泄瀉、黃疸肝炎、喉癢咳嗽疾病。這么說來，獨腳金是一種對人體健康頗有益的植物，可為什么它會有“巫婆草”這樣的別名呢？

神出鬼沒的“巫婆草”

獨腳金是玄參科獨角金屬半寄生草本植物，主要分布于亞洲、非洲和大洋洲的熱帶與亞熱帶地區(qū)，我國南方地區(qū)的某些省份，如福建、廣東、廣西、貴州、海南、湖南、江西、臺灣、云南等可見。獨腳金為專性半寄生雜草，寄主為禾本科植物，如小麥、玉米、水稻、高粱、甘蔗等，可嚴重為害這些作物。尤其在非洲，獨腳金是讓人痛恨的寄生雜草。爆發(fā)時，會導致莊稼嚴重減產(chǎn)，甚至顆粒無收。

獨腳金的種子感應到寄主植物的存在后，便會以極快的速度萌發(fā)，但它的萌發(fā)并不是傳統(tǒng)意義上的生根發(fā)芽。獨腳金沒有真正的根，從種子中萌發(fā)出的是一種稱為吸器的結構。吸器是一種變態(tài)的寄生根，可以穿透寄主植物根部周圍的防護組織，從寄主植物的根中吸取養(yǎng)分供自己生長?！吧癯龉頉]”正是獨腳金的可怕之處—當人們看到它的苗鉆出地面時，其實它早已成功寄生，而這時，對作物的一切搶救措施都為時晚矣。一片密密麻麻的獨腳金在枯苗旁驕傲地開著小花，仿佛在炫耀自己的戰(zhàn)果。正因為獨腳金神出鬼沒，又嚴重為害農作物，所以人們才形象地稱它為“巫婆草”。

獨腳金的繁殖能力相當強。一株成年獨腳金能產(chǎn)生近10萬粒種子。它的種子非常小，直徑只有約0.3毫米，可以輕易地借助風、水、動物等“旅行”到各地。種子具有頑強的生命力，即便休眠20年，仍然有50%的萌發(fā)率。可以說，一旦某塊田地爆發(fā)獨腳金，這塊田地基本就不能種莊稼了。難怪小小的“巫婆草”曾經(jīng)讓無數(shù)非洲人民不得不放棄祖祖輩輩耕作的土地，背井離鄉(xiāng)。

巧妙利用 完美萌發(fā)

獨腳金強大的破壞能力引起了科學家的興趣。他們想知道，到底是什么刺激了獨腳金種子的萌發(fā)。

1966年，美國科學家?guī)炜说热耸状螐拿藁ㄖ蟹蛛x鑒定到能夠顯著誘導獨腳金種子萌發(fā)的小分子物質。隨后幾十年，科研人員相繼在高粱、玉米等多種作物中分離鑒定到這種物質，并將其命名為獨腳金內酯。

獨腳金內酯是一種新型植物激素，由植物根部向土壤分泌，主要由類胡蘿卜素代謝產(chǎn)生。植物分泌獨腳金內酯的本意是希望以它為信號，去找到與根共生的叢枝菌根真菌，以促進菌絲分枝。叢枝菌根真菌是一類生活在土壤中的真菌，它們與植物的根達成了非常默契的合作關系：真菌從植物中獲得營養(yǎng)物質，植物則通過真菌菌絲大大提高從土壤中吸收水分和無機鹽的效率，兩者互惠互利，密不可分。卻不承想，這一完美的合作關系被獨腳金所利用—寄主植物尋找“小伙伴”的信號，竟成了獨腳金的種子尋找寄主并打開寄主大門的鑰匙。

獨腳金的種子非常小，儲藏的能量也很少，如果不能迅速找到寄主植物的根，就會因為缺乏營養(yǎng)而死掉。聰明的獨腳金學會了通過環(huán)境中獨腳金內酯的濃度來判斷自己與寄主植物根部的距離。只有當環(huán)境中的獨腳金內酯達到一定濃度（這時，獨腳金的種子和寄主植物的根部的距離往往在3毫米以內），獨腳金的種子才會萌發(fā)。獨腳金的種子萌發(fā)后，會徑直朝寄主植物的根部生長，這樣才能在自身能量耗竭之前穿透寄主植物的根部，并及時獲得能量補充。

至此，我們終于揭開了“巫婆草”的神秘面紗。原來，導致作物減產(chǎn)甚至絕收的不是別人，正是深受其害的寄主植物自己。

獨腳金內脂的重要作用

當然，獨腳金內酯不僅能幫植物找到共生真菌，讓“巫婆草”趁機打開寄主植物的大門，也對植物自身的生長發(fā)育起著重要的調節(jié)作用。比如，參與調控根系生長、根毛伸長，與生長素和細胞分裂素協(xié)同調控作物的分枝發(fā)生等。

分蘗是禾本科植物在地面以下或接近地面處所發(fā)生的分枝。早期生出的能抽穗且結實的分蘗稱為有效分蘗，晚期生出的不能抽穗且不結實的分蘗稱為無效分蘗。分蘗的多少、分蘗的速度、分蘗的相關性等是苗期形態(tài)管理的一項重要指標。實驗顯示，不能合成獨腳金內酯的植物，分蘗明顯增多，植株普遍矮小，往往呈“一蓬亂草”的樣子。以水稻為例，每株水稻最終能結出多少稻穗，更多取決于基部有效分蘗的數(shù)量，而有效分蘗又是決定水稻株型和產(chǎn)量的重要性狀之一，所以，人們可以通過調整水稻體內獨腳金內酯的含量來調控水稻的有效分蘗，從而研發(fā)出更高產(chǎn)的水稻品種。

另外，對獨腳金內酯合成和信號傳導的研究對于減輕寄生植物在農業(yè)生產(chǎn)中的危害也具有重要意義，同時為開發(fā)新型除草劑、培育抗寄生植物侵襲的作物提供了理論基礎。

【責任編輯】諶 燕