◎本報記者 趙漢斌

　　蘭科是被子植物最大科之一，全世界約有700屬2.8萬種，不少種類是重要的觀賞花卉和珍貴藥材，具有較高的價值。

　　科技日報記者5月9日從中國科學院西雙版納熱帶植物園獲悉，該園研究人員成功解析了蘭科石斛屬鼓槌石斛種子萌發(fā)的發(fā)育模式，這不僅增進了人們對蘭花進化的理解，也為進一步研究蘭花與真菌共生的機制，以及蘭科珍稀瀕危物種的保護、繁育提供了重要見解。相關研究論文日前發(fā)表于國際期刊《園藝學》。

　　與大多數被子植物不同，蘭科植物的種子，如同粉塵般微小，被認為具有未分化的胚性結構，沒有胚乳。因此蘭科植物在萌發(fā)中，往往不能為自己提供營養(yǎng)。因此，離開原有棲息地，沒有共生菌的加持，蘭科植物很難生存和繁殖，這也是蘭科“嬌貴”和易陷于瀕危境地的原因。

　　值得一提的是，蘭科在幼苗形成之前，通常要經歷原球莖的發(fā)育階段。原球莖是蘭花種子萌發(fā)過程中的形態(tài)學構造，可理解為呈珠粒狀由胚性細胞組成的、類似嫩莖的原器官。

　　“形成原球莖，是蘭科植物特有的發(fā)育階段，是幼苗形成及構建菌根共生關系的關鍵時期，決定了種子能否順利發(fā)育形成幼苗。”中國科學院西雙版納熱帶植物園植物多樣性與保護研究組研究員羅艷介紹。

　　原球莖的組織分化過程是怎樣的？它在蘭花種子萌發(fā)過程中有哪些生理功能？為解決這些問題，研究人員找到了理想的“模特”和協(xié)作“伙伴”——鼓槌石斛和膠膜菌。

　　研究人員小心地從鼓槌石斛果莢中取出種子，并在零下20℃儲存，以便將來好喚醒它們用于實驗。與此同時，他們還用上了能促進種子發(fā)芽的膠膜菌。“這種真菌，是蘭花種子發(fā)芽的重要‘伴侶’，培養(yǎng)7—9天后，我們就把活躍的菌絲接種到蘭花種子之上。”論文第一作者、中國科學院西雙版納熱帶植物園碩士研究生高鑫禎介紹，“我們利用解剖技術和掃描電子顯微鏡，觀察到鼓槌石斛與膠膜菌GC-15共生發(fā)芽過程中原球莖的發(fā)育過程。”

　　高鑫禎說，根據形態(tài)和解剖結構特征，鼓槌石斛種子的萌發(fā)過程可分為幾個階段。

　　他們發(fā)現(xiàn)，原來原球莖形成發(fā)生在較前階段，并在中間階段有了明顯的組織分化，頂部的胚性細胞發(fā)育形成子葉，中上部的中心位置，則分化出莖頂端分生組織。

　　“在種子開始吸水膨脹的初始階段，膠膜菌菌絲就通過種孔侵入種胚，后期則通過假根進入，在原球莖中下部特定的薄壁細胞中增殖，但菌絲最終會被原球莖消解，作為多糖營養(yǎng)物質，給原球莖發(fā)育提供營養(yǎng)。”中國科學院西雙版納熱帶植物園副研究員邵士成說，他們還發(fā)現(xiàn)，種子的成熟種胚事先已規(guī)劃好發(fā)育“藍圖”，種胚會明顯分化形成幾個功能區(qū)，分別發(fā)育形成子葉和莖頂端分生組織以及共生真菌定殖區(qū)，分別行使光合作用、幼苗營養(yǎng)體建成和供給營養(yǎng)的功能。

　　看似結構簡單的種胚，借助共生真菌“伙伴”的力量，完成了復雜的發(fā)育過程，獲得了子葉、莖頂端分生組織、假根以及菌根等組織器官，形成原球莖這一功能體，從而開啟蘭科植物幼苗的生命旅程。

　　“這項研究闡明了原球莖發(fā)育過程中的形態(tài)學和解剖學變化，為深入了解石斛屬與真菌生物之間的共生關系，以及蘭花原球莖的結構形成和功能機制提供了新的見解。”羅艷說，這對瀕危蘭科植物保護和園藝蘭科植物助萌都具有重要的現(xiàn)實意義。