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换个角度看花儿为啥“一日散” 别忽视微生物的影响

花匠小妙招
2024-11-24 17:34

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　　生长在花朵上的微生物对其果实产量有不利影响。一项涉及田间实验和植物微生物组分析的新研究揭示了这就是为什么植物会很快掉花的原因。西班牙生态与林业应用研究中心(CREAF, Spain)和日本京都大学的研究团队的研究结果发表在开放获取的学术期刊《Metabarcoding and Metagenomics》上。

图片:大多数花会在几天甚至更短的时间内凋落。图片来源：论文中由作者提供

生长在花朵上的微生物对它们的产量有不利影响。一项植物微生物组分析的新研究揭示了这就是为什么植物会很快掉花的原因。这一发现是由来自英国皇家科学院、西班牙生态与林业应用研究中心(CREAF)和日本京都大学的一个联合研究小组得出，发表在开放获取学术期刊上etabarcoding and Metagenomics上。

从科学上讲，花是植物的生殖结构。然而，与哺乳动物不同的是，多年生植物每一季都会重新生长这些生殖器官，并且只在需要的时候保留它们。虽然一些早期的研究已经研究了不同物种之间花朵寿命的变化，但它们主要关注的是植物在产生和维持它们的花朵所需的能量之间的权衡，以及它们通过保留它们的生殖器官而获得的好处。

然而，研究小组却从另一个角度来观察这一现象：花为微生物提供了各种各样的栖息地。它们通过分泌花蜜来吸引传粉者，花蜜富含糖分，通常还含有氨基酸和脂类等其他营养物质。柱头是花粉粒的萌发床，与花粉管的生长室相连。它维持花粉管生长所需的湿度和营养。毫不奇怪，随着时间的推移，在单独的花朵开放后，微生物的丰度会增加。这些微生物对寄主植物的生存和繁殖具有强烈的负面影响。许多病原体使用花尤其是柱头和蜜腺作为侵入点。它们对花的感染通常导致果实不育和全身感染，或者阻碍授粉和受精的各种过程。花蜜酵母会改变传粉媒介的觅食模式并降低授粉成功率。花蜜中的不动杆菌通过诱导花粉萌发来利用花粉营养。不过，过往大多数对这些现象的研究主要研究单个微生物物种或单独菌株的影响，而不是整个群落的影响。

科学家们以高良姜为研究对象进行了实地实验。高良姜属于一种野生姜，分布于东亚温带和亚热带地区，多年生草本植物，高0.5-0.7m，多生于常绿阔叶林。在初夏时节盛开，花序是复合总状花序，花左右对称，唇瓣突出，长1.1-1.2厘米，唇瓣边缘有白色带红色条纹。早晨开花，同一天日落时枯萎。子房在开花后约 2 个月成熟为椭圆形的三室肉质蒴果。该物种是自交的。研究人员在早晨将老花中的微生物接种到新开的花朵上来检查老花上的微生物是否会阻碍野姜高良姜（姜科）的果实和种子生产。比较接种花和对照花之间的原核群落来确定哪些原核生物在接种后显著着增加。此外还用网或纸袋覆盖花朵，以分别排除昆虫和空气的微生物定植。

研究小组注意到，微生物接种后植物的果实产量明显减少，但在花朵或果实上没有表明有疾病症状。一项对植物微生物群的16S rRNA扩增子测序技术分析揭示了几种细菌的存在，它们随着时间的推移而增加。由于这些细菌也可以在未经处理的花朵的花蕾上发现，这种细菌被归类为植物的“常驻”细菌。这提示开花时间越长微生物越丰富，对植物的繁殖有负面影响。

“有趣的是，花的寿命与温度负相关，它们生长的环境越热，植物保留它们的时间就越短。这项研究的作者Shoko Sakai评论道:“这一现象已经为人所知很长时间了。”“然后，在某种程度上，我提出了一个假设，即拮抗微生物，比如在花蕾开放后生长在花朵上的细菌和真菌，一定是缩短花朵寿命的驱动因素。我怀疑微生物在更高的温度下生长得更快是一种巧合。”“到目前为止，花的特性主要是在它们与传粉者相互作用的背景下进行研究的。最近的研究提出了一个问题，我们是否忽视了微生物在植物特征研究中的作用。例如，通常被认为是主要传粉媒介的花朵挥发物也可以抑制拮抗微生物。微生物对植物生殖生态的影响在被子植物的进化中可能比我们所认为的更深入，”酒井俊二总结说。

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