兰花通过共享地下真菌网络对幼苗进行“父母般的滋养”

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• 斑点兰遍布全英，产生的细小种子可随风飘散至任何地方，但它们却常常成簇出现，且小幼苗生长在成熟植株附近

• 自达尔文时代以来，这一现象一直令生态学家困惑不解，至今确切原因仍是个谜

• 通过追踪碳的移动，谢菲尔德大学的科学家发现，成熟的兰花通过真菌网络与新生的幼苗分享其新产生的糖分——一种亲代抚育行为

• 这一发现强调了真菌网络在支持新兰花种群形成中的关键作用

新研究发现，兰花植物通过地下真菌网络抚育其幼苗。

斑点兰（《大花斑叶兰》）在英国各地都有发现。这些兰花产生的细小种子可随风飘散至任何地方，但它们却常常成簇出现，且小幼苗生长在成熟植株附近。这一现象自达尔文时代以来一直令生态学家困惑不解，至今确切原因仍是个谜。

谢菲尔德大学与曼彻斯特大学合作开展的一项新研究首次提供证据表明，由于利用地下真菌网络进行亲代抚育，兰花幼苗在发育早期阶段在成熟植株附近发芽并茁壮成长。

科学家研究了真菌网络（即菌根网络）作为成熟兰花植物与发育中的幼苗之间分享新产生糖分的直接途径的设想。

谢菲尔德大学生物科学学院植物-土壤过程教授、本研究合著者凯蒂·菲尔德教授表示：“我们的研究结果支持了某些兰花与其幼苗之间存在‘亲代抚育’形式的观点。通过共享的真菌连接为早期阶段的幼苗提供必要的养分，亲代兰花使幼苗在与争夺相同资源的邻近植物竞争中占据优势。

“这一发现令人兴奋，因为尽管兰花的种子随风飘散，但它们却常常成簇出现，这一现象数百年来一直是个谜。”

该研究聚焦于斑点兰及其真菌伙伴《玉米黑粉菌》。研究人员创建了一个系统，其中成熟的绿色兰花通过生长在琼脂上的真菌网络与发育中的无叶绿素幼苗相连。

然后将成熟植物暴露于一种可在系统内追踪的特殊形式的二氧化碳中。

以下是工作原理：

• 绿色兰花植物通过真菌网络与发育中的幼苗相连。

• 然后将绿色植物暴露于一种可在系统内追踪的特殊形式的二氧化碳中。

• 经过一段时间后，研究人员分析幼苗和真菌网络，以确定标记的碳最终出现在哪里。

结果显而易见，幼苗正在积累标记的碳，这表明它们得到了成年植物的支持。通过追踪碳的移动，该研究表明，成熟的兰花确实通过真菌网络与新生的幼苗分享了其新产生的糖分。

谢菲尔德大学植物科学名誉教授、本研究第一作者大卫·里德爵士表示：“与大多数植物的种子（例如豆类和谷物）由亲代植物提供充足的食物储备不同，兰花的所谓粉尘种子从亲代那里获得的储备不足以独自发育。

“相反，每株亲代兰花植物都会产生数百万颗这样的种子，这些种子通过风被传播到周围环境中。甚至连查尔斯·达尔文也对此策略感到困惑，他认为，尽管这种策略应该能够使单株兰花植物的种子广泛分布，从而在几年内占领整个世界。但他观察到，这些种子并未能做到这一点，‘目前还无法理解其原因’。”

“现在揭示的是，这些本质上无储备的种子在地下的发育，可以通过从成熟植物通过共生的真菌菌丝体运输的光合作用产生的糖分来支持。”

发表在《新植物学家》杂志上的研究结果表明，转移的碳量似乎取决于环境。当真菌能够获得更丰富的食物来源（燕麦琼脂）时，转移到幼苗的碳量就会减少。这表明幼苗的需求强度可能会影响养分通过网络的流动。

这项研究对于理解兰花生态学和保护工作具有重要意义。通过认识到真菌连接的重要性，科学家可以制定更好的策略来保护这些独特且常常受到威胁的植物。

下一步是在兰花发现的自然栖息地研究这一理论，并观察这是否适用于其他物种。