樹木與真菌相互依戀之謎
細雨纏綿
樹木和真菌相互依戀的現(xiàn)象,很長時間都是個難解之謎。在100多年前,一種叫水晶蘭的植物引起了科學家的廣泛興趣。水晶蘭的身上沒有葉綠素,莖上不長葉了,而是覆蓋著無色的小鱗片,形態(tài)上很象某些寄生植物。它不具備葉綠素,顯然只能攝取現(xiàn)成的有機養(yǎng)料,那么它是如何得到有機養(yǎng)料的呢?是象腐生植物那樣完全依靠自已獲取營養(yǎng),還是如同寄生植物那樣從樹根上獲取呢?
經過研究發(fā)現(xiàn)水晶蘭不是寄生植物,完全是從土壤里獲得有機營養(yǎng)。水晶蘭根的整個表皮覆蓋著密密麻麻的某種真菌的菌絲,菌絲體比表皮本身厚1~2倍。小根的末梢是在真菌鞘里,單獨或成束的菌絲從四面與真菌鞘分開,這與寄生真菌有所不同,因為后者菌絲只在根的表面,而不會侵入到根的組織中去。顯然,水晶是由菌絲承擔了供水營養(yǎng)的任務,在生理上取代了根毛的作用。
水晶蘭中的奇妙現(xiàn)象,使更多的學者開始對蘭科植物進行全面研究。他們發(fā)現(xiàn),蘭花的種子異常微小,外面有厚膜包著,里面幾乎沒有任何貯存的營養(yǎng)物質,而且它在人工條件下根本不萌芽。植物學家貝納爾在偶然的機會檢查了巢蘭的一個果實,看見里面有幾豐個已經發(fā)了芽的種子,其實嚴格地說,它們已不是種子,而是極小的幼苗。貝納爾在顯微鏡下解剖巢寺功芽,發(fā)現(xiàn)幼芽細胞里都有極細的小纖維團,這是進入到蘭花種子里的某種真菌的菌絲。當時,蘭花和真菌共生的現(xiàn)象已為人所知,但誰也沒料到,長在梭狀莖上的真菌菌絲能穿過莖,傳到里面成熟的種子內。為此貝納爾提出假設:真菌進入到蘭花的幼芽里絕非偶然,而是蘭花種子萌芽必不可少的條件。
為了證實自己的假說,貝納爾從蘭花根上取得真菌小團,分別放在營養(yǎng)凍膠上進行培養(yǎng),形成類似霉菌的東西。與此同時,他在嚴格消毒條件下對蘭花種子進行人工培養(yǎng),但沒有發(fā)芽,后來他往培養(yǎng)基中加了一小塊“霉菌”,結果很有效,當真菌菌絲一進入種子里,種子便開始萌發(fā),幾個月后長出了正常的蘭花。這樣他第一次證明了蘭花種子萌芽時一定要有共生真菌才行。
那么,除了蘭花以外,真菌對別的植物是否也具有必不可少的作用?或者,由于它的介入會不會使某些重要的經濟作物豐產高產呢?法國另一位學者康斯坦丁做了一個有趣的實驗,他在法國阿爾卑斯山1400米高的山坡地同時種了(用種子而不是塊根)兩組馬鈴薯,一組是未施過肥的但有各種真菌的處女牧地,另一組是沒有真菌的普通土壤地,以了解真菌對馬鈴薯有些什么樣的影響。結果第一組的馬鈴薯受重疊真菌的嚴重感染,高質量的塊根大豐收,而第二組的馬鈴薯卻連一個塊根都沒結,顯然,用種子栽種的馬鈴薯離不開共生菌根真菌。
今天,菌根真菌與植物生長發(fā)育關系的迷霧正在一層層撥開,但是在樹木與真菌為什么要互相依戀的生理機制探索中,仍有許多難以解釋的謎團有待于科學家們去努力探索。