神奇无处不在。自然界有一类奇特的兰花,竟然终身生活在黑暗的地下,完成开花结果整个生活史,彻底颠覆了人们对兰花的认知。一起来看看吧!
1928年的春天,西澳大利亚的杰克·特洛特(Jack Trott)弯下腰去检查花园土壤中出现的一道奇怪的裂缝,突然闻到从地面散发出的一种甜甜的气味。他好奇地刮开泥土,很快发现了一朵小小的白花,长在地下,于是一种全新的兰花进入了人们的视野。澳大利亚植物学家罗杰斯博士(Rogers)将它命名为地下兰(Rhizanthella gardneri),该种成为地下兰属的模式种。
地下兰 Rhizanthella gardneri
地下兰生长在澳大利亚西部海拔300-400米的干燥沙质土壤中,是一种极其特殊的真菌异养型兰花,整个生活史都在地下完成,甚至开花也在地表以下几厘米。全株无叶,茎白色,5-6月开花,顶生一个头状花序,直径2.5-3cm,花粉紫色,单朵花高6mm,宽5mm,散发特殊的香味透过地面裂缝吸引传粉昆虫,先后有报道有白蚁、苍蝇、黄蜂、蕈蚊为其传粉。传粉成功后需要6个月才能成熟,果实肉质,成熟后被有袋目动物取食后散播种子。
2010年,西澳大利亚大学的科学家使用放射性示踪剂发现,由于无法获得太阳的能量,地下兰通过与一种与具钩白千层树(Melaleuca uncinata)根部共生的菌根真菌Thanatephorus gardneri共生,而获得水分和营养物质,转化为自身生长和发育所需要的能量。(划重点:菌根真菌与具钩白千层共生,获取后者光合作用产生的碳源有机物,然后连同自身吸收的部分水分和矿物质,转送给与之共生的地下兰。)
科学家对地下兰的基因组研究发现,一般植物的叶绿体基因有110个,地下兰丧失了70%的叶绿体基因,不能进行光合作用,仅保留了由37个基因组成的叶绿体基因组(编码4种与光合作用无关的关键蛋白),这是所有已知植物中最小的叶绿体基因组,也成为了科学家们研究基因组序列最宝贵的资源。
地下兰属的多样性
地下兰属(Rhizanthella)为澳大利亚特有属,目前有记录5种,分别分布在澳大利亚东部及西部地区,每种分布范围十分狭小。
地下兰属的世界分布
1931年,斯莱特(Slater)在澳大利亚东部海岸寻找另一种兰花时,无意间发现了第二种地下兰,但当时放在新建立的属Cryptanthemis。1984年,研究人员将该属归并入地下兰属,该种正式更名为斯莱特地下兰(Rhizanthella slateri)。该种具有水平的根状茎,10月-11月开花,头状花序常露出地面2cm(该属唯一“露头”的种),小花管状,紫色。
斯莱特地下兰 Rhizanthella slateri
2006年,Jones和Clem根据在昆士兰州东南部的拉明顿国家公园采集的一份标本,命名并发表第三种地下兰——拉明顿地下兰(Rhizanthella omissa)。
2018年,迪克森(Dixon)和克里斯滕胡斯(Christenhusz)根据乔治(Alex George)1979年采集到的一份兰花标本,命名为约翰斯顿地下兰(Rhizanthella johnstonii),成为第四种正式命名的地下兰。其种加词“johnstonii”是为了纪念约翰斯顿(Lionel Johnston)对作者迪克森的支持。
约翰斯顿地下兰为西澳大利亚西南部特有种,地表以下有6-12cm水平的根状茎,花序梗直立,头状花序有多达60朵白色带粉红色的小花,周围被6-8枚相对较大的淡粉色的肉质苞片包围。花朵散发类似福尔马林的气味,吸引白蚁和蕈蚊传粉,果实肉质不开裂。
约翰斯顿地下兰 R. johnstonii
2020年,澳大利亚发现并命名了第五种地下兰——美丽地下兰(Rhizanthella speciosa),“speciosa”意为“美丽的”,故新拟中文名美丽地下兰。该种最早由艾略特(Elliot)于2016年在澳大利亚东部的巴林顿山国家公园寻找天然松露时发现。该种花苞片更大,呈龙骨状,浅紫色,头状花序约有15-35朵花,花更大,直径约5mm,唇瓣深紫黑色。
美丽地下兰 Rhizanthella speciosa
(发现者艾略特指着该兰花生长的位置)
地下兰属在长期的适应性进化过程中,形成了外在形态明显差异的东部和西部两个分支,再因为生境的差异演化出了不同的形态特征,形成越来越丰富的物种多样性。
地下兰属在澳大利亚的分布
根据目前的研究结果,地下兰属植物分布范围极其狭窄,数量极其稀少而濒危。由于地下兰属地下生活的特性,澳大利亚还有可能有更多的种类或植株有待发现,但需挖土寻找使得调查变得复杂和艰难,地下兰的发现十分困难和不可预测,目前所有的地下兰都是地面清扫或农事活动时偶然发现的。1980-1984年间,志愿者们进行了3000小时的搜索,只在不到4%的可能生境发现了它们的踪迹。澳大利亚当局对这类兰花高度重视,开始采取一系列就地保护措施。期待这类神奇诡异的兰花能长久生存下来。
参考文献:
[1]Clements, M.A. & Cribb, P. J. 1984. The underground orchids of Australia. Curtis's Botanical Magazine. 1: 84–91.(https://doi.org/10.1111/j. 1467-8748.1984.tb00187.x)
[2]Clements and Jones 2020 Notes on Australasian Orchids 6: A new species of Rhizanthella (Diuridae, Subtribe Prasophyllinae) from Eastern Australia. Lankesteriana 20: 221-227
[3]Dixon, K. 2003. Rhizanthella gardneri Orchidaceae. Curtis's Botanical Magazine: Blackwell Publishing Ltd, Oxford and Malden, USA.
[4]Dixon, Kingsley W.; Christenhusz, Maarten J. M. 2018. Flowering in darkness: a new species of subterranean orchid Rhizanthella (Orchidaceae; Orchidoideae; Diurideae) from Western Australia. Phytotaxa. 334(1): 75–79.( https://doi.org/10.11646/phytotaxa.334.1.12)
[5]Jones, D. L., & Clements, M. A. 2006. Rhizanthella omissa, a new species of underground orchid from southeastern Queensland. Orchadian.15: 131–132.
[6]Rogers, R. S. 1928. A new genus of Australian orchid. Journal of the Royal Society of Western Australia. 15: 1–7.
[7]Thorogood C.J., J.J. Bougoure, S. J. Hiscock. 2019. Rhizanthella: Orchids unseen. Plants People Planet. 1(3): 153-156.
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