兰花宝宝诞生记！石斛种子靠“真菌保姆”发芽的秘密被破解

你见过比灰尘还小的兰花种子吗？它们没有储存养分的“小饭盒”（胚乳），在自然界里想发芽，必须找到一位特殊的“保姆”——真菌！科学家们最近深入研究了鼓槌石斛的种子，揭开了它和真菌“保姆”合作发芽的奇妙全过程。

鼓槌石斛

兰科种子发芽：困难模式！

兰花种子极小，像“未分化的小胚胎”，自身没有营养储备。

发芽前，必须先经历一个独特的“宝宝器官”阶段——原球茎。这是兰花幼苗的雏形，也是和真菌建立“友谊”的关键时期。

原球茎内部结构微小又神秘，科学家一直不太清楚它是如何发育的。

鼓槌石斛种子与胶膜菌共生萌发发育模式图

科学家如何“围观”发芽？

中国科学院西双版纳热带植物园的专家们，让鼓槌石斛种子和一种叫胶膜菌GC-15的真菌配对，在实验室里模拟自然发芽过程，并用显微镜仔细观察每一步变化。

发芽的六步“成长剧”：

研究发现，鼓槌石斛种子发芽像演了一出精彩的六幕剧：

吸水膨胀： 种子开始吸水变大。这时，真菌菌丝就通过种子上的小孔（种孔）钻了进来！

原球茎亮相： 种子形成了那个标志性的“宝宝器官”——原球茎。

器官分化： 原球茎内部开始“装修”：

顶部：分化出子叶（未来的小叶子，负责早期光合作用）。

中上部中心：长出茎顶端分生组织（SAM，这是植物生长的“总指挥部”，未来会长出茎叶）。

真菌通道： 真菌后来通过原球茎长出的假根进入内部。

真菌“安家”与“牺牲”： 真菌在原球茎中下部特定区域的细胞里安营扎寨、增殖。但是！它最终会被原球茎消化掉，变成宝宝成长急需的糖类营养大餐！

幼苗启程： 拥有了子叶、生长点、假根，甚至利用过真菌（菌根）的原球茎，终于准备好，开启真正的幼苗生长旅程！

惊人的“发育蓝图”：

研究还发现一个关键秘密：看似简单的成熟种子胚胎，其实早就规划好了“施工图”！

胚胎分化出两个功能区：

一个负责发育成子叶和生长指挥部（光合和长身体）。

另一个是真菌“招待所”（专门给真菌住，最后变成营养）。

靠着真菌“保姆”的帮助和自身精妙的“蓝图”，小小的种子完成了复杂的器官构建，变身为功能齐全的“原球茎宝宝”。

扫描电镜下鼓槌石斛种子萌发不同发育时期及原球茎中的菌丝团

研究意义

解开发育谜团： 首次详细描绘了石斛种子在真菌帮助下，从种子到原球茎再到幼苗的完整发育过程和内部结构变化。

揭示共生本质： 清楚了真菌如何进入、在哪里定殖、以及最终如何被宿主“反杀”成为营养的精确过程，深化了对兰花-真菌共生关系的理解。

保护与繁育： 了解这个精密的共生发芽机制，对于保护和人工繁育珍贵的兰花（尤其是像鼓槌石斛这样有药用和观赏价值的种类）至关重要。知道真菌在哪个阶段、如何起作用，能帮助人们更好地在实验室或苗圃里模拟自然条件，提高兰花繁育的成功率。

总结： 科学家像看纪录片一样，揭示了鼓槌石斛种子发芽的六个阶段。发现种子自带“设计图”，靠真菌“保姆”提供初始帮助和最终营养，在原球茎里长出叶芽和生长点，最终成功开启生命之旅！这为保护和培育珍贵兰花提供了关键知识。

这项研究由中国科学院西双版纳热带植物园（第一作者高鑫祯硕士，通讯作者罗艳研究员、邵士成副研究员）与普洱学院合作完成，发表在Horticulturae期刊上，得到了国家自然科学基金等支持。

作者：罗艳

新闻来源：版纳植物园解析石斛种子萌发的发育模式

http://xtbg.cas.cn/2022/kxyj01/kydt_1/202304/t20230428_6747562.html