寄生植物 是指植物的整個或部分生命週期,其營養 乃全部或部分來自其他植物 (寄主植物)者。寄生植物具特化的根,稱作 吸器 (haustorium),會穿過宿主 的組織達到木質部 、或韌皮部 ,或二者皆有以吸取水份及養份。
菟絲子屬 為莖的全寄生植物,宿主 是產於巴基斯坦 的金合歡屬 植物。
目前已發現營寄生的開花植物 大約有19科,4,100種[ 1] 。
寄生植物具有下列的特性:
1a. 專性寄生 (obligate parasite)——當寄生物沒有宿主時便無法完成其生活史者。
1b. 兼性寄生 (facultative parasite)——當沒有宿主時,寄生物仍可以完成其生活史者。
2a. 莖寄生 植物——寄生物著生(寄生)於宿主的莖。
2b. 根寄生 植物——寄生物著生於宿主的根。
產於南非北開普省Namaqualand的全寄生性植物Hyobanche sanguinea 。
3a. 全寄生 植物(Holoparasite)——植株幾乎不具葉綠素 ,而完全寄生於另一植物的植物。
3b. 半寄生 植物(Hemiparasite)——植株在自然狀態下是寄生性的,但本身具有某種程度的光合作用 能力。半寄生植物可能僅吸取宿主的水份 及礦物質 ,但還是有多種半寄生植物從宿主吸取有機 營養素 。
半寄生植物,可能可以應用到多個上述的三組特性之某一特性,例如:
生長於西澳 的Nuytsia floribunda (Labill.) R.Br.(桑寄生科 )是一種「專性寄生」的「半寄生」植物。
而分布歐洲到西亞的列當科植物Rhinanthus minor L.(Yellow rattle)是一種「兼性」「根部」「半寄生」植物。
槲寄生 是「專性」「莖」的「半寄生」植物。
澳洲 西部的Nuytsia floribunda (Labill.) R.Br.(桑寄生科 )是一種專性寄生的半寄生植物 。
列當科植物Rhinanthus minor L.(Yellow rattle)
全寄生植物則一定是專性的,因而僅需二個詞,例如:菟絲子 是「莖」的「全寄生」植物;產於非洲的Hydnora africana Thunb.是一種寄生於「根部」的「全寄生」植物。
Newly emergent snow plant (Sarcodes sanguinea ), a fungus parasite
有些寄生植物能廣泛寄生於許多不同種類的宿主 ,例如:菟絲子屬 、無根藤屬 與Odontites verna 。相對的,另一些寄生植物的宿主 僅限於某些種類,甚至具專一性 (specific):全寄生性的Epifagus virginiana 只寄生在美洲 的大葉山毛櫸 (Fagus grandifolia );霸王花 的宿主是葡萄科 的崖爬藤屬 植物。
大約有400種開花植物 及1種裸子植物 寄生在菌根 菌(真菌 )上。這些植物被稱為菌媒介異營植物 (Myco-heterotrophs),而不稱為寄生植物。這類的植物利用真菌寄生在其他植物所形成的網路系統,與真菌共同分享來自宿主所固定的碳源[ 4] 。例如:
寄生羅漢松(Parasitaxus usta (Vieill.) de Laub.):產於新喀里多尼亞 ,是唯一被發現的寄生性的裸子植物 ,寄生於同科 的鐮葉羅漢松 (Falcatifolium taxoides Brongn. & Gris de Laub.)的根 部,可高達1.8米。
單花錫杖花 (Monotropa uniflora L.,杜鵑花科 ):分布於亞洲 、北美洲 、南美洲 北部的溫帶地區 。與其他的菌媒介異營植物 相似,單花錫杖花只會寄生於少數種類的真菌,這些真菌都是紅菇科的成員[ 4] 。
snow plant(Sarcodes sanguinea Torr.,杜鵑花科 ):產於北美洲 。
西地下蘭 (Western Underground Orchid, Rhizanthella gardneri R. S. Rogers):產於澳洲 西部,1928年才被發現的蘭科 植物。它的養份完全來自當地的一種桃金孃科 灌木 ,broom honey,所依靠的真菌是Thanatephorus gardneri。科學家研究發現[ 5] ,它所具有的葉綠體 的基因 有70%遺失了,致使它雖然仍具有葉綠體 ,但不能行光合作用 。極稀有,生活史皆在地下,甚至開花於地下[ 5] 。
鳥巢蘭(bird's nest orchid, Neottia nidus-avis (L.) Rich.):適應鹼性土壤的蘭科植物,產於伊朗 北部森林中。
sugarstick(Allotropa virgata Torr. & Gray):產於美國 太平洋沿岸西北部地區 ,海拔高度75米至3000米。此種杜鵑花科 植物只寄生在松茸 的菌絲體 (mycelium)上,且被松茸採集者當作採松茸的指標[ 6] 。
寄生植物的種子 ,其萌發 有多種不同的方式,可能是化學 性的、或是機械 性的,而且這些方式通常還得視其為莖 寄生或是根 寄生來決定。根寄生與莖寄生的種類都演化出一種或多種尋找到宿主 的方法來保證其種子得以萌發。由於種子本身所攜帶的供種子萌發的資源少,為了在沒有宿主提供營養時期得以萌發,它們需要相當地接近宿主,還有部份的原因是大部份的寄生植物,無法進行自營 生活 (進行光合作用以自行製造養份)以支應其幼苗 早期生長所需的營養需求。[ 7] [ 8]
寄生於宿主根部 的種類傾向於採取化學的方法萌發,為了能順利萌發,種子必需與宿主相當地接近[ 7] [ 8] 。例如,獨腳金 (Striga asiatica )的種子必需在距宿主3毫米至4毫米的距離之內,才能得到宿主根部的化學訊號 (signal)而開始其萌發機制。寄生植物"感知"到的化學訊號,乃是在極近的距離下,由宿主根系 所釋出並溶淋 至根系附近的土壤 中。這些化學訊號是多種的化合物 ,在土壤中並不穩定,容易被降解 (degrade,分解),並且只會散布到根系有限的距離內(通常僅數米)。寄生植物的種子 在土壤中如果距離宿主夠近,便能藉由土壤中這類化合物形成的梯度,朝向宿主萌發。此類的獨腳金酮化合物(strigolactones)能刺激種子內的乙烯 合成而促使之發芽 。[ 7] [ 8]
有多種可促使寄生植物種子萌發的化合物 ,第一個被分離出來的是獨腳金醇Strigol ,最早是由非宿主植物棉花 所分離出,但後來在玉米 及小米 這類宿主作物 中找到。這些刺激種子萌發的化合物通常具有專一性,其他此類的化合物還包括高粱 的獨腳金酮sorgolactone ,紅苜蓿 red clover的列當醇orobanchol及alectrol,以及日本野百合 (Lotus japonicas ,豆科 )的5-deoxystrigol 。經由植物類胡蘿蔔素 合成途徑產生的Strigolactones是維他命A代謝物類 化合物(apocarotenoids),同時它也是菌根菌 的生長訊號化合物。[ 8] [ 9]
不像大部份的寄生於宿主 根部的種類之胚乳 具有足夠的資源(營養 )可提供發芽之用,寄生宿主莖部的種類可以在發芽後存活一小段時間。例如,菟絲子 的種子 ,在掉落土表後,可以維持長達5年的休眠期,種子 胚乳 裡的養份可提供它萌發時所需的能量,一旦萌發,在種子資源耗竭前,它有6天的時間讓它與宿主建立起連結(生成吸器 進入宿主)[ 7] 。
菟絲子 於土表上萌發後,其幼莖 在找到宿主 前可成長至68厘米長。它有二種方法可以找到宿主:菟絲子的莖可以"感知"到宿主的"氣味",並朝向宿主生長。科學家取(α-pinene , β-myrcene , and β-phellandrene )等採自蕃茄植株的化合物,試驗C. pentagona 的幼莖 ,發現,它會會朝著這些化合物的方向生長[ 8] 。另外的研究則指出,經由植株附近植物反射的光 (光質 與光量 ),菟絲子可以選擇具有高醣 產量的植物,因為這些植物葉 片反射的光會顯示出其中的葉綠素 含量[ 10] 。一旦菟絲子發現了宿主,便會纏繞上宿主的莖。此時其不定根會穿入宿主的莖,發育成特化的吸器 與宿主的維管束組織 產生連結;在其生長過程中,它會產生多個吸器與宿主連結。[ 7] [ 8] [ 10]
台灣有7科、35個分類群的寄生植物記錄[ 11] :
桑寄生科 Loranthaceae(18種)
蛇菰科 Balanophoraceae(4種)
列當科 Orobanchaceae(4種)
旋花科 Convolvulaceae(3種、2變種即5群 )
帽蕊草科 Mitrastemonaceae(2種)
樟科 Lauraceae(1種)
遠志科 Polygalaceae(1種)
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