前不久中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園記錄的寄生花開全過程，在驚艷大家的同時，也讓人感到頭皮發(fā)麻?；ò晟厦芗狞S色斑點簡直是密恐人群的噩夢，同時不少人想到了食人花，甚至鬼吹燈里的尸香魔芋。
寄生花開花過程
其實寄生花（Sapria himalayana Griff.)是大花草科寄生花屬下的一個種，1987年，在云南西雙版納的基諾山上出現(xiàn)過，而在之后的幾十年里，中國境內(nèi)幾乎沒有看到寄生花的蹤影。而我們應(yīng)該更熟悉它的那位被稱為“食人花”的近親大王花。
1818年，在英國不列顛東印度公司遠東地區(qū)的總督托馬斯·斯坦福德·萊佛士爵士(Sir Thomas Stamford Raffles)管轄新加坡的前一年，他與自然學(xué)家約瑟夫·阿諾德博士（Dr. Joseph Arnold）在印尼西部的一座名為蘇門答臘（Sumatra）的島嶼上進行了一次野外考察。
在茂密的熱帶雨林中，他們發(fā)現(xiàn)了一種異常巨大的花，它的直徑可達1米，約有7公斤重，花冠血紅色并且?guī)в邪唿c，散發(fā)著劇烈的腐臭味。更令人匪夷所思的是它并沒有明顯的根、莖、葉等器官，約瑟夫·阿諾德將它形容為“植物界中最偉大的奇才”。
大王花
后人將其命名為阿諾德大王花（Rafflesia arnoldii），以此紀(jì)念科學(xué)探險隊的率領(lǐng)者約瑟夫·阿諾德，并且以萊佛士的名字將這一類花命名為萊佛士花屬（Rafflesia），我們現(xiàn)在稱其為大王花屬，不過你可能更熟悉它“食人花”、“腐尸花”等外號。
大王花與寄生花同屬于大花草科（Rafflesiaceae Dumort）。大王花是世界上花朵最大的植物，主要生長在海拔500-700米高度的熱帶雨林中，有“世界花王”的美譽。
其大可吞人，在它的花心部位有一個巨大的缺口，像嘴巴一樣大張著，并且有鋸齒般的小突起，散發(fā)著尸體腐爛的惡臭味，在各種民間傳說的神化下，它成為了“食人花”的原型之一。雖然大王花這個物種離我們很遙遠，但它在影視劇及游戲里十分活躍，而尸香魔芋屬于天南星科里的一種同樣具有腐肉氣味的植物。
大王花內(nèi)部及其“牙齒”
然而大王花真的不吃人，準(zhǔn)確地說它并不食肉，這樣看來它比豬籠草以及捕蠅草等還要友善一點。大王花是一種寄生植物，主要寄生于藤本植物的根、莖、葉處。奇特的是，它完全舍棄了根、莖、葉等營養(yǎng)器官，也沒有葉綠體光合作用給自己制造養(yǎng)分，只剩下非常簡單的結(jié)構(gòu)。于是乎大王花生長所需的養(yǎng)分全部來源于寄主——它通過退化成菌絲狀的器官，侵入寄主的組織內(nèi)吸取營養(yǎng)。
不同于大多數(shù)的開花植物，大王花不需要經(jīng)過生根、發(fā)芽、茁壯成長等營養(yǎng)發(fā)育階段，便直接進入開花期，大王花的這種生命周期是十分特殊的。它在很長的一段時間里都保持著胚胎的狀態(tài)，然而經(jīng)過長期醞釀開出的巨大花朵，只能維持4-5天。
大王花在生長發(fā)育初期，以一種類似于植物內(nèi)生菌（Endophyte）的菌絲狀結(jié)構(gòu)生存于寄主體內(nèi)。顧名思義，植物內(nèi)生菌是一定階段或全部階段生活于健康植物的組織和器官內(nèi)部的真菌或細菌。
擬南芥生長周期（上）與大王花生長周期（下）
進入花期之前，大王花的全部生命活動都在寄主體內(nèi)進行。起初這種內(nèi)生鏈結(jié)構(gòu)僅為一層細胞寬，隨后單列的細胞沿垂直于軸的方向進行分裂，產(chǎn)生多列結(jié)構(gòu)，但是在此過程中細胞并未發(fā)生分化，保留著未分化胚細胞的基本特征：細胞核較大，顆粒狀胞質(zhì)致密，有時會有小液泡出現(xiàn)。
這些細胞聚集形成淚珠狀的寄生細胞群，被稱為原球莖（protocorm）。隨著原球莖的繼續(xù)生長，細胞才開始分化，出現(xiàn)各種服務(wù)于開花的結(jié)構(gòu)，比如形成苞片以防止花苞在沖破寄主根與莖部堅硬的木質(zhì)組織時受到傷害。
有趣的是，大王花的花苞剛從藤蔓上冒出時，只有乒乓球那么大。經(jīng)過9個月的緩慢生長之后，卻能夠變得十分巨大，其外面包裹著的黑色薄膜發(fā)生脹裂，露出玉紅色的花苞。
寄生花花苞
在花期的最后一天，其血紅色花瓣逐漸變黑并開始凋零，在幾周內(nèi)就會變成一灘粘稠的黑色物質(zhì)。而成功受粉的雌花會在接下來的7個月內(nèi)逐漸形成一個半腐爛狀的球狀果實，直徑可達15厘米，具有棕色的木質(zhì)化表皮，果皮下充滿乳白色、富脂質(zhì)的果肉，其中包含著上千枚紅棕色的微型種子。
目前并未有直接的研究表明大王花的種子是如何傳播的，也不知道它是怎樣寄生于宿主身上。有學(xué)者認為大王花種子具有粘性，鹿、野豬等動物無意間觸碰到它們之后，就會被攜帶到處繁衍。
由于大王花的生長發(fā)育都在寄主體內(nèi)完成，直到將要開花時才出現(xiàn)在體外，它在絕大部分時間里都是“隱而不見”的，這極大地增加了科學(xué)家們在野外尋找大王花的難度，可謂真正的“可遇不可求”。也正因如此，在大花草科植物被發(fā)現(xiàn)后的兩個世紀(jì)里，其在自然系統(tǒng)中的地位一直無法被確定。
雖然大王花沒有傳言的那么可怕，但是它對人類似乎也不太友好，劇烈的腐臭味讓我們難以接近，有人甚至形容大王花的氣味為腐肉和糞便味混合的氣味。所以不難理解為什么早先的探險家會將其當(dāng)做食人花——這種味道應(yīng)該來源于它剛吃過的人的尸體吧。
現(xiàn)在我們知道了大王花的這種腐臭味來源于自身合成的揮發(fā)性物質(zhì)，很多大型動物在面對大王花獨特的“花香”時的反應(yīng)也和我們一樣，會盡可能避而遠之，所以大王花得以躲避很多的“災(zāi)難”。你可以想象一下，如此巨大的花朵，如果大象剛好路過，想不踩到可能都很難。
而這種腐臭味正好是蒼蠅等腐食動物的最愛，這些小動物剛好也可以幫助自己傳粉，于是大王花便盡全力將這一特點發(fā)揮到極致。有些種類的大王花為了使自己的味道傳的更遠，還能夠產(chǎn)熱以促進揮發(fā)。另外在具有較大花朵的大王花種群中，它們中央圓盤頂部的手指狀突起可以充當(dāng)輻射器發(fā)散裝置，以起到進一步分散氣味的作用。
所以也不難理解為什么大王花的體型如此之大。在較為昏暗的熱帶雨林底部，較大的花更容易被傳粉者發(fā)現(xiàn)，具有一定的遺傳優(yōu)勢。但是考慮到寄主本身對于寄生植物的承載能力，或者花本身的限制，大王花的體型并不能無限生長，它存在一個臨界值，所以大王花需要通過其他的手段來幫助自己完成盡可能多的傳粉，比如上文提到的吸引腐食動物的腐臭味，而較小及中等體型的大王花種群會通過產(chǎn)生更多的花來彌補單個花體型上的不足。
為了更好地扮演腐肉，大王花血紅色的花瓣上點綴了鮮艷的或白或黃的斑點，在蒼蠅等小動物循著氣味找來時，不至于有上當(dāng)受騙的感覺。此外大王花表面的毛狀結(jié)構(gòu)很好地模仿了動物皮毛的觸感，所以當(dāng)這些小昆蟲落抵達花上時，就會產(chǎn)生一種找到腐肉的幻覺。大王花可以說很注重這些傳粉者的嗅覺、視覺與觸覺體驗了。
大花草科植物近看
有些被迷惑的昆蟲還會在大王花上產(chǎn)卵，不過等待著這些將要孵化出來的小生命的必然是缺乏食物而死亡。
仔細觀察大王花的話，我們會發(fā)現(xiàn)它的花具有很奇特的花室結(jié)構(gòu)，這在一定程度上可以起到困住傳粉者的作用，以最大限度地延長其在花中的時間，以增加蒼蠅等腐食生物與花柱或花藥的接觸機會。
大王花解剖圖 圖源中國國家地理
大王花的花室是由花被與環(huán)形的中空隔膜組成的類似于房屋內(nèi)庭的結(jié)構(gòu)，花被即花萼和花冠的總稱。大花草科植物里不同種的花具有不同的花室形態(tài)，當(dāng)然有的種類并沒有花室?；ㄊ覂?nèi)有一個被稱為中心軸柱的結(jié)構(gòu)，其上帶有大王花的生殖器官雄蕊或者雌蕊。
大花草科下的三種植物個體。
A.大王花 由五片花被裂片形成的一個輪生體和隔膜組成花室
B.Rhizanthes 無隔膜，中心軸柱暴露在外
C.寄生花 兩個輪生體（各五片花被裂片，共十片）和隔膜組成花室
除了延長昆蟲的停留時間，雄花也會形成液體狀的花粉液漿。當(dāng)傳粉者與花藥接觸時，花粉液漿會沉積在它的背上。即使液漿變干，花粉仍能存活數(shù)天。而當(dāng)花粉與雌花柱頭表面接觸時，花粉又會重新水化，以此完成受精。
為了繁殖大王花可以說是相當(dāng)盡力了，并且形成了一套近乎完美的繁殖系統(tǒng)。只可惜其極短的花期和極低的種群密度，一朵花再完美又如何呢？傳粉動物在幾天的花期內(nèi)找不到另外一朵異性花，最后還是得不到很好的繁殖。自然的，大王花在1984年就被列為“世界范圍內(nèi)遭受最嚴重威脅的瀕危植物”。
如果要保護好這類植物，我們需要了解它們的繁殖方式以及遺傳發(fā)育相關(guān)的生物學(xué)信息。2018年，時隔幾十年后我國科學(xué)家在距西雙版納500米處的區(qū)域再次找到了兩株寄生花，其中一株開雄花，一株開雌花。研究人員對其進行人工授粉，6個月之后，收獲了成熟飽滿的果實。這意味著中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園是世界上第二個、同時也是中國首個獲得寄生花種子的植物園。
寄生花的果實
寄生花果實外觀為黑色，呈糊狀而扁平的圓盤形，直徑約為6厘米，同樣地散發(fā)著令人不悅的氣味。經(jīng)過清潔處理后，研究人員一共獲得38907顆種子，每粒種子的長度僅為40至50微米，與寄生花的大小形成鮮明的對比。
那么大王花與寄生花為什么能夠長到如此之大呢？科學(xué)家通過分子生物學(xué)技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，大花草科是在約4600萬年前從花朵較小的大戟科中分化出來的。隨著時間的推進，其花冠增加到20多厘米，直到近100萬年才快速進化，成為世界上最大的花。
即使現(xiàn)在生物技術(shù)取得了飛躍性的進展，但是這種“可遇不可求”的大花草科植物仍然十分很神秘。我們成功獲得寄生花的種子無疑邁進了巨大的一步，而對其遺傳與進化的分析也可以幫助我們解開“大王花為何如此之大”的疑惑。
它們身上確實還有許多未知值得我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>
Nikolov L A , Davis C C . The big, the bad,and the beautiful: Biology of the world's largest flowers: Biology of Rafflesiaceae[J].Journal of Systematics and Evolution, 2017, 55(6).
神奇的植物：大王花，以其臭味被稱為“霸王”. 中國管科院紅豆杉中心. 2019.7.19
徐仁修. 馬來西亞最獨特的植物:大王花與豬籠草[J]. 中國國家地理(2):98-105.
中國唯一的“寄生花”近30年后重現(xiàn)西雙版納(組圖). 中國新聞網(wǎng). 2019.1.20
罕見的寄生花，三萬八千顆種子收獲不易丨Science 活物誌科技日報 2019.9.15
Nikolov L A , Endress P K , Sugumaran M , et al. Developmental origins of the world‘s largest flowers, Rafflesiaceae[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013, 110(46):18578-18583.
（圖片來源網(wǎng)絡(luò)侵刪）
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