廣東舌唇蘭。

　　植物生存需要進(jìn)行光合作用，需要根吸收養(yǎng)分。但有一種很罕見(jiàn)的蘭花，它一輩子生長(zhǎng)在地底下，如鬼魅一般，不需要葉子、根和陽(yáng)光，只有開(kāi)花時(shí)才會(huì)伸出地面，被稱(chēng)為“鬼蘭”。

　　“鬼蘭”如何存活，有何特殊能力？近日，世界頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》子刊《自然·植物》，在線發(fā)表了福建農(nóng)林大學(xué)教授蘭思仁和劉仲健領(lǐng)銜的蘭花團(tuán)隊(duì)在真菌異養(yǎng)領(lǐng)域取得的重要研究成果，破解了“鬼蘭”進(jìn)化之謎。

　　多家科研機(jī)構(gòu)攜手

　　找到一對(duì)“姐妹花”

　　“在自然界中，植物與真菌是一對(duì)盟友。”福建農(nóng)林大學(xué)校長(zhǎng)蘭思仁說(shuō)，在大多數(shù)情況下，植物通過(guò)真菌幫忙獲取水分和礦物質(zhì)，同時(shí)將光合作用固定的碳源有機(jī)物回報(bào)真菌，達(dá)到互利共生的目的。

　　中國(guó)蘭花主要分為地生蘭、附生蘭、腐生蘭三類(lèi)。腐生蘭自身沒(méi)有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，主要依靠真菌汲取養(yǎng)分。

　　“鬼蘭”是腐生蘭類(lèi)的一種，它是怎樣進(jìn)化的？如何與真菌和諧共生？100多年來(lái)，這些問(wèn)題一直懸而未解。

　　2018年，福建農(nóng)林大學(xué)與廣東紫金白溪省級(jí)自然保護(hù)區(qū)等多家科研機(jī)構(gòu)攜手，打算解開(kāi)“鬼蘭”的進(jìn)化之謎。

　　要“解謎”得找到兩個(gè)相近的樣本進(jìn)行比較。2018年3月，研究團(tuán)隊(duì)在廣東紫金白溪省級(jí)自然保護(hù)區(qū)找到了一株“鬼蘭”——廣東舌唇蘭，以及它的“姐妹”——紫金舌唇蘭，它們恰好符合樣本標(biāo)準(zhǔn)。

　　4年研究分析

　　解開(kāi)進(jìn)化之謎

　　4年時(shí)間里，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)“姐妹花”進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，記錄下它們破土、生芽、開(kāi)花的數(shù)據(jù)并進(jìn)行比較分析。同時(shí)，通過(guò)組裝這兩種舌唇蘭的基因組，并結(jié)合其他已測(cè)序的蘭花基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，最終解開(kāi)了“鬼蘭”進(jìn)化之謎。

　　“我們?cè)诨驕y(cè)序時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于1200萬(wàn)年前的地球氣候變化，‘鬼蘭’丟失了光響應(yīng)和光合作用相關(guān)基因，只能終止葉片和根系的發(fā)育。”蘭思仁說(shuō)，失去了光合作用的本領(lǐng)，“鬼蘭”只能尋找新的生存路徑，而陰暗無(wú)光的森林深處成了它的最佳選擇。

　　為了不斷適應(yīng)生長(zhǎng)環(huán)境，“鬼蘭”開(kāi)始了進(jìn)化之路。在進(jìn)化過(guò)程中，它增加了海藻糖水解酶基因，使它能夠消化菌絲中的海藻糖，將真菌作為營(yíng)養(yǎng)源。

　　“總的來(lái)說(shuō)，‘鬼蘭’是通過(guò)表達(dá)海藻糖水解酶基因和啟動(dòng)磷、氮響應(yīng)機(jī)制掠奪真菌養(yǎng)分，這就是‘鬼蘭’進(jìn)化的秘密。”蘭思仁說(shuō)，團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，“鬼蘭”不生產(chǎn)能量，完全靠“搶劫”真菌的營(yíng)養(yǎng)生存。

　　“靠掠奪生存的生意是做不大的，所以‘鬼蘭’的形態(tài)往往都比較小。”蘭思仁說(shuō)。

　　《自然·植物》同期配發(fā)新聞評(píng)論，對(duì)這項(xiàng)研究成果給予高度評(píng)價(jià)。評(píng)論稱(chēng)：“長(zhǎng)久以來(lái)，生物學(xué)家一直對(duì)蘭花物種的進(jìn)化很感興趣。這項(xiàng)研究揭示了蘭花基因組如何隨著真菌異養(yǎng)生活方式的進(jìn)化而改變，以及哪些基因進(jìn)化事件對(duì)它們與真菌的共生關(guān)系做出了貢獻(xiàn)。”（記者 馬麗清 受訪者供圖）