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植物守护者:菲律宾研究团队点亮大王花保护希望
2023/7/9 10:46:00 本站

近日,笔者从外刊获悉:大王花属植物(Rafflesia),这种仅在东南亚热带雨林中分布的开花寄生植物,由于其稀有性和栖息地范围小,因此难以研究。由于栖息地的丧失,大王花属物种正濒临灭绝,植物学家们正在努力更好地了解该属,并开发允许该植物在实验室和植物园繁殖的方法。由菲律宾科学家领导的两个团队的平行研究工作在了解大王花属如何在基因水平上发挥作用以及改进允许迁地培养的方法方面都取得了有希望的结果。


大王花,大花草科大王花属肉质寄生草本植物,生长于东南亚丛林深处。寄生于植物的根、茎或枝条上,无叶绿素,吸取营养的器官退化成菌丝体状,侵入寄主的组织内。叶退化成鳞片或无;花通常单生,稀排成穗状花序,辐射对称,单性,雌雄同株或异株;果为浆果;种子小,种皮坚硬,有内胚乳。


大王花有着壮观的、奇异的外表,其花朵是科学界已知的最大的单朵花。大王花奇臭无比,像腐烂尸体散发出的气味,被公认为世上最臭的花。其产自东南部至西南部,分布于热带、亚热带地区。


大王花更类似于真菌,没有叶绿素,因此不能进行光合作用。为了获取食物,它们向着藤蔓植物形成丝状组织,并从中吸收水分和营养。由于人类活动导致热带雨林被大量砍伐、大王花生命周期长却花期短等问题,现在大王花已经处于濒危状态。


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大王花,来源:Jeanmaire Molina/MONGABAY


由于大王花的稀有和极为有限的栖息地范围,植物学家对大王花的深入研究极其困难。菲律宾大学迪利曼分校生物学研究所(Philippines Diliman’s Institute of Biology)的Erika Marie Bascos表示,专家们尝试过在寄主藤蔓外部种植大王花,但是并未成功。“与非寄生植物不同,大王花无法通过扦插、种子或组织培养来进行繁殖,”她补充说到,大王花的繁殖只能通过嫁接藤蔓或将种子植入尚未被寄生的宿主来取得成功,这些方法都需要很长时间才能产生结果。


与此同时,大王花属植物灭绝的威胁还在扩大。栖息地被破坏是一个重要原因,根据德拉萨大学(De La Salle University)生物学系的教授Esperanza Maribel Agoo的说法,部分私有土地的所有者可能会为了商业目的,破坏原本大王花的栖息地。


除了私人土地的改造,一些甚至生态旅游也对植物的保护产生了风险。Agoo提到:“由于人们现在意识到他们可以通过向公众展示这些植物来获得收入,他们会为了谁的土地应该首先展示而发生争执。”她回忆起在班乃岛(Panay),一家人摧毁了另一家人土地上的大王花,只是为了垄断游客的注意力。Bascos也说到,一些生态旅游景点未能采纳科学家关于展示植物的建议,对已经稀少的大王花种群造成了更大的伤害。


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 大王花相关的生态旅游 来源:Celinesworld


新的进展


菲律宾科学家领导的两个研究团队在了解大王花的遗传基因以及改进栽培方面取得了有希望的结果。在最近的一项研究中,纽约佩斯大学(Pace University)的进化生物学家Jeanmaire Molina与来自菲律宾,美国,加拿大和印度尼西亚的科学家合作,从菲律宾米亚高(Miagao)获得的大王花种子中收集和研究转录组。


通过在分子水平上分析大王花并将其转录组(transcriptome,广义上指某一生理条件下,细胞内所有转录产物的集合,包括信使RNA、核糖体RNA、转运RNA及非编码RNA;狭义上指所有mRNA的集合。)与某些开花和寄生植物进行比较,Molina和她的同事发现了有关这些神秘植物的遗传和代谢途径的新信息。他们确定了可以提高成功接种种子的机会的特定化合物和酶。他们还发现没有基因表明大王花和真菌之间存在共生关系,大王花可能不需要真菌的营养来发芽。Agoo说:“在分子水平上研究生物多样性,特别是种子,将解答植物繁殖中的许多问题。” Molina的实验室为大王花的存在提供了科学依据,因此保育活动可以在其自然栖息地之外进行。


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Molina和其他研究人员收集大王花种子 来源:Jeanmaire Molina/ MONGABAY


与此同时,菲律宾洛斯巴尼奥斯大学(University of the Philippines Los Ba?os)的Pastor Malabrigo团队正在采取更直接的方法。他们研究了大王花迁地栽培的方法。团队选择使用来自吕宋岛(Luzon Island)已寄生的藤蔓,为了成功移植,从源头运输藤蔓的时间不超过24小时。虽然一些大王花需要长达六年的时间才能开花,但已经寄生的繁殖周期应该可以在短短两年内产生结果。Agoo表示:“基因研究和迁地培育的两线并行是一件好事,有助于大王花属植物的进一步的研究。”


共同行动


大王花的保护不仅依赖于科学界的研究和行动,还需要政策制定者和普通公民的参与。“我们必须让当地人自己保持兴趣,”Agoo强调道。“而不是我们这些远离栖息地,在实验室里做实验的人。”Bascos说:“当植物保护知识在大众中得到普及和分享时,政府机构和政策制定者也会带来更好的保护政策,希望在未来大王花能够引起更多关注和保护。”


【参考资料】

1.https://news.mongabay.com/2023/07/philippines-research-offers-hope-for-conserving-enigmatic-rafflesia-plants/

2.https://news.mongabay.com/2021/04/philippine-province-builds-on-lessons-learned-to-grow-ecotourism-industry/

3.Wee, S. L., Tan, S. B., & Jürgens, A. (2018). Pollinator specialization in the enigmatic Rafflesia cantleyi?: A true carrion flower with species-specific and sex-biased blow fly pollinators. Phytochemistry, 153, 120–128. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2018.06.005

4.Molina, J., Wicaksono, A., Michael, T. P., Kwak, S., Pedales, R. D., Joly‐Lopez, Z., … Purugganan, M. D. (2023). The seed transcriptome of Rafflesia reveals horizontal gene transfer and convergent evolution: Implications for conserving the world’s largest flower. PLANTS, PEOPLE, PLANET. doi:10.1002/ppp3.10370

5.Wicaksono, A., Mursidawati, S., & Molina, J. (2020). A plant within a plant: Insights on the development of the Rafflesia endophyte within its host. The Botanical Review, 87(2), 233–242. https://doi.org/10.1007/s12229-020-09236-w


编译/王家欣 审核/Daisy 编辑/Candy

王家欣,系中国生物多样性保护与绿色发展基金会(CBCGDF)国际部与北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院(BNU-HKBU UIC)全球化与发展(GAD)专业联合发起的“可持续发展人才培养计划”的学生。