丝叶狸藻

丝叶狸藻

中文学名：丝叶狸藻拉丁学名：Utricularia gibba其他别名：线草科属分类：狸藻科 狸藻属产地分布：美洲、亚洲、非洲的大部分地区

丝叶狸藻为狸藻科，狸藻属多年生草本植物，无根，漂浮于水面生长。丝叶狸藻是水生植物中少数的几种食虫植物之一，它的茎叶上有很多椭圆形的捕虫囊，平常是透明的，里面只有一点点水。当浮游动物游到捕虫囊附近时，如果不小心碰到了捕虫囊外的感觉毛，袋口就会迅速打开，让小虫随着水流进捕虫囊，再把袋

口收紧，只要捕虫囊捉到水蚤、草履虫等小动物，就会变黑。植物体光滑，捕虫囊疏松排于茎及叶。茎细长，多分枝。叶1-3回叉状分枝，每裂片丝状。根生花轴长5-12厘米，直立，整年都能开花，夏季更是盛开，水面会伸出一朵朵亮黄色的小花，花柄很长。在水草爱好者中直接养殖的很少，大多都是随莫斯一类的水草带入缸中。非常容易养殖，能适应各种水质及中低光照。在养殖缸中是有害的杂草，如果混杂在前景草里将很难清除。

神秘的食虫植物，明明是绿色植物偏要去捕捉动物

出品：科普中国

制作：花诗鉴

监制：中国科学院计算机网络信息中心

食虫植物，这类生物在大多数人眼中都是充满着神秘感，作为绿色植物偏偏去捕捉动物，并且将受害者的血肉消化殆尽。

1768年，英国博物学家约翰·艾利斯见到了植物学家威廉姆·杨带回的捕蝇草活体，他判断这是一种食肉的植物并将标本寄给了瑞典博物学家，现代分类学的祖师爷卡尔·林奈。然而林奈却并不认同这种说法，他认为，如果捕蝇草真的以昆虫为食，则是“违背依上帝意愿建立的自然法则”。他认为植物只是不小心捉到了昆虫，如果小虫一旦停止挣扎，植物则会敞开叶片，还其自由。

在1875年，演化论的先驱达尔文出版了《食虫植物》一书，这是人类研究食虫植物的第一本著作，详细记载了达尔文关于食虫植物的各种实验，他提出，这些植物捕捉动物是为了获取营养，它们能对外界的刺激做出反应，并分泌消化液去消化。

达尔文为《食虫植物》一书绘制的手稿

实际上，食虫植物生长在氮元素缺乏的沼泽或者苔藓丛中，它们仍然是自养生物，捕捉小动物完全是为了去获得氮元素等矿质营养——它们依然是生产者而并非捕食者，这些食虫植物生长环境中光线充足，它们能够在光合作用中获得足够能量。

美国德索托国家公园长满黄瓶子草（Sarracenia flava）的沼泽地

目前已经发现的食虫植物已经有21属600余种，主要集中在石竹目，杜鹃花目和玄参目。食虫植物的捕虫叶可以分为五大类：水瓶捕虫器，粘液捕虫器，夹状捕虫器，囊状捕虫器和虾笼状捕虫器。

相似的捕虫结构在不同类群中多次演化出来。

拥有水瓶状捕虫器的植物主要有瓶子草属，沼泽瓶子草属，眼镜蛇瓶子草属，猪笼草属，土瓶草属，布洛凤梨属，嘉宝凤梨属，食虫古精属，这些植物让猎物受困于捕虫器的积液中，之后通过消化液或者共生细菌分解尸体。虽然这类捕虫器没有主动运动的能力，只能等待昆虫被吸引，跌落陷阱，但是它们能捕捉大量的昆虫，十分高效，堪称最大型的食虫植物。

马来王猪笼草巨大的捕虫笼

茅膏菜属，捕虫幌属，捕虫堇属，露叶毛毡苔属等类群的植物拥有粘液捕虫叶，基础款的粘液捕虫器仅仅是像粘蝇纸一样工作，粘住不幸停落的昆虫，而茅膏菜属植物和部分捕虫堇属植物则拥有让叶子包住猎物的运动能力，这样大大增加了接触面积。

好望角茅膏菜（Drosera capensis ）捕捉到一只苍蝇，并将其卷住

如果将茅膏菜的粘液捕虫叶改装一下，让其变成贝壳状，粘液毛失去作用，这样我们就得到了夹状捕虫叶，实际上，两类拥有夹状捕虫叶的植物：捕蝇草和貉藻和茅膏菜有很近的亲缘关系，其工作原理由粘蝇纸变成了捕鼠夹，这样可以困住更大的猎物。左：野生环境下的捕蝇草（Dionaea muscipula）； 右：貉藻（Aldrovanda vesiculosa ）

捕虫囊是狸藻属植物所特有的，这种捕虫器被水淹没后，在捕虫囊中产生负压，当小动物触碰到囊盖上的触毛后，囊盖开启，小动物自动被吸入其中。狸藻不只生长在水中，许多狸藻附生在苔藓中，利用根状茎上的捕虫囊捕捉苔藓中的小动物。

丝叶狸藻（Utricularia gibba）的捕虫囊扫描电镜照片

坎贝尔狸藻（utricularia campbelliana）是一种大型的附生狸藻，红色的花吸引蜂鸟传粉

螺旋狸藻属的捕虫器是最奇特的虾笼状捕虫器。它们的地上部分和某些狸藻属的植物很像，但是如果把它们从土中拔出，你会看到它们独特的捕虫器：形状像根，螺旋状，错综复杂，有许多分叉，配合内部错综复杂的螺旋结构来困住水中和苔藓中小型生物。

螺旋狸藻（Genlisea hispidula）的捕虫器

而植物们如何获得这种能力呢？一些学者认为，无论是水瓶状捕虫叶还是粘液捕虫叶，实际上都是通过带有毛和腺体的叶片魔改而成，带有毛的叶片使水容易滞留在叶片上，当昆虫在水中受困致死后，叶片上的微生物分解尸体，而植物借此吸收到营养。这样，经历长时间的自然选择，有的食虫植物加强了积水能力，出现了瓶状捕虫叶；而另外一些植物则加强了毛状附属物，产生了挂满粘液的叶片。腺毛草，茅膏菜，捕虫幌虽然有着相似的捕虫方式，但实际上它们分属于唇形目，石竹目和杜鹃花目。

上图：丝叶腺毛草（Byblis filifolia）

中图:帝王茅膏菜（Drosera regia）

下图：捕虫幌（Roridula gorgonia）

虽然食虫植物是适应贫瘠环境的产物，但是它们又十分脆弱，相当依赖于其生境。就算是土壤环境中氮元素含量升高，生长都会受到抑制。目前，所有猪笼草属植物，捕蝇草，山地瓶子草等食虫植物均受到CITIS公约保护——虽然这些植物在演化的鬼斧神工中获得了在贫瘠环境下生存的能力，然而现今，栖息地破坏，野外盗采却依然威胁着这些植物的生存。

野生的石灰岩捕虫堇（Pinguicula gypsicola）

图片来源

图1http://www.popsci.com/155-years-later-darwins-manuscripts-go-digital-gallery?image=1

图2http://falconeri.forumpro.fr/t13777-carnivores-et-orchidees-in-situ

图3http://dinoanimals.pl/rosliny/najwieksze-miesozerne-rosliny

图4 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0f/Drosera_capensis_bend.JPG

图5（左）http://s729.photobucket.com/user/bradrichard/media/VFT_Sand3.jpg.html

图6（右）http://www.web.forumacvarist.ro/aldrovanda-vesiculosa/

图7http://www.buffalo.edu/news/releases/2013/05/023.html

图8http://www.carnivorousplants.org/howto/GrowingGuides/Images/U_campelliana.jpg

图9http://www.sarracenia.com/faq/faq5350.html

图10 http://www.carnivorousplants.org/howto/GrowingGuides/Byblis.php

图11http://www.coloradocarnivorousplantsociety.com/drosera_regia.htm

图12http://coloradocarnivorousplantsociety.com/2008-4-26_Roridula%20(116).JPG

图13 http://www.botaniliberec.cz/foto/detail/?f=913

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丝叶狸藻是具有可活动囊状捕虫结构的小型食虫植物，能将小生物吸入囊中，并消化吸收。狸藻品种众多，形态各异，一般都成片生长在湿地、池塘甚至是热带雨林长满苔藓的树干上，多数有漫长的花期，会开出成片可爱的小花。

丝叶狸藻的形态特征

丝叶狸藻为狸藻科狸藻属小型、缠绕成团的多年生飘浮水生食肉植物。本种具有辽阔的地理的分布区，天然存在于美国（所有的州，除了阿拉斯加州与洛矶山脉）、加拿大、中南美洲、西班牙、以色列、大部分的非洲地区、大部分的亚洲地区（包括中国与日本）、新几内亚、澳洲与塔斯马尼亚以及新西兰的北岛。

种名是拉丁文“小丘或肿块”的意思，这是以花冠低瓣为基础的夸张描述。植物体呈细丝状分裂，无根，开黄色花。

丝叶狸藻的生态习性

丝叶狸藻是分布极其广泛的水生狸藻，其对环境适应性强，是十分容易栽培的品种，非常适合初次接触水生狸藻的新手种植。种植水生狸藻需有一个弱酸性、低养份、温度相对稳定的水生环境！

丝叶狸藻的分布区域

丝叶狸藻分布广泛，存在于北美洲的美国（除了阿拉斯加州与洛矶山脉外）、加拿大；南美洲；中美洲；欧洲的西班牙；亚洲的大部分地区（包括中国、日本、新几内亚、以色列）；非洲的大部分地区；大洋洲的澳大利亚塔斯马尼亚州以及新西兰的北岛。

丝叶狸藻生长于池塘、湖泊或浅水的沟渠、水坑、沼泽、湿地中，其水体或静止或缓慢流动。其也可能生长于深水环境中，但除非有可支持花序的植被否则其不能开花。原生水域常缺乏氮与磷。所以其通过捕虫囊捕获及消化小型水生动物来获取需要的矿质元素。丝叶狸藻通常分布于低海拔地区，但也能在海拔达2500米的地区发现其踪影。

丝叶狸藻的基因组

科学家在2013年完成了对丝叶狸藻基因组的测序工程。其基因组只含有8千2百万个碱基对，这相对于其他多细胞植物来说极为短小。然而基因组容纳了整整2万8500个基因，这数量比基因组大得多的其他植物还要多。相比其他植物来说，丝叶狸藻基因组含有的非编码DNA非常少。丝叶狸藻只有3%的DNA非基因，而相比之下，人类的DNA有98.5%是非编码DNA。大部分开花植物的基因主要是以反转录转座子组成的，但丝叶狸藻只有2.5%的DNA是反转录转座子。该发现可能预示着非编码DNA（俗称垃圾DNA）并不是生物必须的。参与这项研究的维克多·艾伯特（Victor Albert）表示：“至少对于一种植物而言，垃圾DNA真的只是垃圾，它不是必须的。”研究基因组大小演变的T·莱恩·格雷戈里（T. Ryan Gregory）说：“这项研究进一步质疑了基因生物学对于大部分或所有DNA序列功能假定的简单化解释，却忽略了动植物间基因组大小的巨大差异。”

丝叶狸藻与番茄在大约8千7百万年前从两者的共同祖先分离开来。之后这两种植物都经历了全基因组复制（WGD），使其DNA组倍增。丝叶狸藻的基因组至少经过三次增大。后来大部分无用的DNA都已消失了，但番茄并未如此，以致其基因组大小只有番茄的十分之一。

与拟南芥相比，丝叶狸藻每个基因的内含子都较少，且其启动子的保守顺式转录调控元件也被压缩。最关键的基因都回到了单拷贝的状态。但丝叶狸藻的线粒体及叶绿体基因组并未出现类似其他被子植物的压缩。核DNA通过大量的微缺失及一些大型的重组缺失进行压缩。据推测，在“马虎”的基因重组过程中，无用的序列随着时间的推移会被逐渐剔除。丝叶狸藻整个核基因组存在大量GC序列，其被认为已建立起了一种倾向于缺失的分子机制，但这并不排除存在导致保持该缺失的选择压力。节约能源或节约磷素的选择压力可能导致丝叶狸藻减少其核基因组大小。丝叶狸藻形成捕虫囊是由于环境缺磷而非缺氮，所以磷利用率的高低决定了在环境中的优势与否。先前已有证据说明更大的环境诱变量下会增加突变率，从而增加自然选择中缺失不必要的DNA的可能性，但没有证据说明该现象存在于丝叶狸藻及拟南芥的相对突变多样性中。

科学家猜想，基因重组过程导致无用的基因内容随时间而被剔除

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