在一些兰花中，光合作用不再是主要方式，取而代之的是寄生。这些植物不再依靠阳光制造食物，而是寄生，主要从根部的真菌吸取养分。科学家们一直未能确定，这些兰花是因为无法仅靠光合作用获得足够养分而改变其营养获取方式，还是它们实际上从寄生中获得了更多营养益处。对兰花Oreorchis patens 的新研究表明，驱动它们这样做的可能是机会而非必需。这些发现详细刊登在 2月19日发表于《植物学报》The Plant Journal 的一项研究中。
大多数兰花物种与根部存在的天然真菌之间存在共生关系。兰花通过光合作用为真菌提供糖分，而兰花则从真菌那里获得重要的水分和矿物质。然而，有些兰花已经停止了光合作用，转而只以真菌为食。
“我一直对兰花如何变得寄生感到着迷，”该研究的合著者、日本神户大学植物学家 Kenji Suetsugu 在一份声明中说。“为什么植物会放弃依赖光合作用，转而从真菌那里‘偷窃’？”
在这项研究中，研究团队关注了Oreorchis patens。这种兰花在东亚很常见，以其虹彩黄花而闻名。Oreorchis patens 也被认为是部分寄生植物。它能够自己制造食物，但也能从真菌那里获取一半的食物。有时，它会生长出奇特的珊瑚状根茎。据 Suetsugu 说，这种特征在完全依赖真菌的兰花中更常见。
“我以为这能让我比较具有这些器官的植物和根部正常的植物，量化它们可能额外获得的养分，并确定这些额外养分是否能转化为生长或繁殖上的成功，”Suetsugu 说。
从 2010 年 6 月到 2021 年 11 月，研究团队在三个温带森林进行了实地考察，每个森林都有超过 100 株成熟的Oreorchis patens。大多数植物位于森林地面附近的腐烂木材附近或在地表凋落物层下方。研究发现，当一株兰花恰好生长在腐木附近时，它会将其共生真菌切换成那些分解木材的真菌。这种转变显着增加了它从正在分解的木材中获取的养分量，但并未停止光合作用。这些植物通常更大，开花更多。
“简而言之，这些兰花不仅仅是在弥补光合作用的不足，它们还在增加整体的营养摄入，”Suetsugu 说。“真菌寄生与植物活力增强之间这种清晰的适应性联系，对我来说是我们发现中最令人兴奋的方面，因为它为光合作用植物选择这种生存方式提供了具体的生态学解释。”
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然而，为什么不到 10% 的兰花表现出这种行为的问题仍然没有得到解答。为了成为寄生者，兰花需要从它们通常的共生真菌切换到不同的真菌，以便处理增加的食物量。合适的真菌只出现在落木周围，并且只在分解的特定阶段出现。因此，这些兰花只是在它们“可以”并且靠近合适的木材时才变成寄生者，而不是在它们“需要”时。这种机会也不是一个长期的访客，而且并不经常发生。
进一步的研究可能有助于确定是什么触发了兰花发展出这些珊瑚状根茎，以及某些环境因素是否会影响植物从真菌那里获取的养分量。
“这项工作是我们更广泛努力的一部分，旨在揭示从光合作用到完全寄生的连续体，”Suetsugu 说。“最终，我希望这些发现能加深我们对兰花为平衡不同生活方式所采用的各种策略的理解，从而有助于保护我们森林中这些植物的惊人多样性。”
