中國菟絲子寄生能力的研究

研究背景

中國菟絲子又叫菟絲子，是我國的二級檢疫雜草，廣泛分布于華北、東北各省，常常寄生在豆科、菊科等多種植物上，寄主可達3000種。菟絲子通過吸器吸取寄主養分，影響寄主葉片的光合作用，造成寄主植物生長衰弱，葉片黃化、脫落，不能開花結實，被害嚴重時，造成枝梢干枯或整株枯死。

菟絲子爆發的情況常有發生，北京城區內很多地方也發現了菟絲子寄生其他植物的情況，比如豐臺區方莊、宣武區廣安門橋附近和崇文區北京教學植物園內都能見到。我就是在方莊東路附近第一次見到了這種植物。菟絲子特殊的形態特征一下吸引了我的注意，后來經過查找文獻資料，我發現菟絲子還有一個非常特殊的特點，那就是它的離體片段仍然具有一定的活性，同寄主接觸后還可以再次進行寄生。不過這些資料上僅僅描述了這種現象，至于有哪些因素會對菟絲子片段的寄生能力產生影響，影響有多大，都沒有說明。如果能對這些影響因素進行細致的研究，就能為人工防治菟絲子提供更多理論依據。

雖然菟絲子特殊的寄生方式會對其他植物造成危害，但菟絲子本身具有一定的藥用價值。《中華藥典》記載，菟絲子種子可以入藥，具有滋補肝腎、固精縮尿的功效。據不完全統計，以菟絲子為主要原料生產的各類藥品、保健品大約有300種以上，市場需求量很大。

研究目的和意義

本研究的目的主要有兩點：第一，弄清楚菟絲子離體片段的長度、頂端生長點和離體時間對其存活率的影響和影響程度，同時對菟絲子吸器進行顯微觀察；第二，在弄清楚菟絲子離體片段影響因素的同時，為園林和農牧業防除菟絲子災害提供更多建議，為利用菟絲子片段進行人工養殖的新方法尋找理論依據。

研究材料和方法

樣地選擇

通過實地考察，確定將北京市豐臺區紫芳園2區南側的荒地為我此次實驗的實驗地點，見圖1。這片荒地相對封閉，有大片地膚生長，在實驗開始時地膚生長情況一致，生長健壯。

時間選擇

本次實驗選擇在地膚和菟絲子的生長旺季進行，具體時間為7月下旬至8月中旬。

菟絲子片段寄生地膚的實驗

實驗共設置了3個不同的影響因素，分別為頂端生長點、長度和離體時間。其中頂端生長點分為有生長點和無生長點2組；長度設置了6個梯度，分別為2cm、5cm、10cm、15cm、20cm和25cm；離體時間分為12小時、24小時和36小時3組，每組做4次重復實驗。

取材時選擇生長健壯的菟絲子頂端，量好對應的長度后，用剪刀將其剪下，無頂端生長點的實驗組要用剪刀將其生長點剪去。用細線將菟絲子離體片段綁在地膚上，并掛上標牌。

觀察菟絲子樣本的生長情況(是否存活、是否纏繞、是否產生吸器、分支數量、是否開花、開花數)，并作詳細記錄和拍照。

離體菟絲子的實驗分別在實驗前12小時、24小時和36小時用剪刀將菟絲子片段取下，放在戶外光照、通風良好的地方，待時間到了之后再把它捆綁到地膚上，離體菟絲子片段均保留頂端生長點。

菟絲子影響地膚的生長實驗

在樣地內，選擇一塊1m×1m大小的地膚種群作為對照組，用塑料繩圍住，待實驗完成后，隨機挑選對照組和實驗組中被寄生的6株地膚，測量其平均高度，對比其間的差異，以判斷菟絲子對地膚生長的影響。

菟絲子顯微觀察

選擇被菟絲子寄生的地膚片段，用雙面刀片進行切片，然后用1％的番紅進行染色，半分鐘后用清水沖洗多次，制成臨時裝片。用Motic BM400數碼顯微鏡觀察，并進行數碼拍照。

菟絲子和其他幾種植物的失水率對比實驗

用托盤天平稱取菟絲子、圓葉牽牛、地膚、蓰草、狗尾草各50g，置于室內干燥通風處，每天稱量它們的重量，并計算失水率，觀測時間為7天。失水率=(鮮重－失水后重)／鮮重×100％

實驗結果與分析

頂端生長點對菟絲子片段再生能力的影響

實驗結果表明，無生長點的菟絲子除10cm 2號樣本存活，20cm 1號、25cm 2號樣本丟失外，其他21個樣本全部死亡，存活率僅有4.5％。經過仔細觀察發現，無生長點10cm 2號片段在中部產生新的分支，新分支纏繞寄主，吸取營養，這可能是由于實驗前未將分支處生長點修剪干凈導致。若排除這種因素的話，則無生長點的菟絲子存活率為0。而有生長點的菟絲子2cm、5cm、10cm樣本全部死亡，15～25cm的樣本大部分生長良好，存活率達到36.4％，存活率相差很大。

在對菟絲子的觀察中發現，有生長點的菟絲子莖頂端會纏繞在寄主的莖或葉上，然后在纏繞部位長出吸器，通過吸器吸取寄主的養料，從而存活下來，而沒有頂端生長點的菟絲子無法纏繞寄主，時間久了就會死亡。

樣本長度對菟絲子存活率的影響

結果顯示，有生長點的菟絲子片段的寄生能力和樣本長度有關系：樣本短的存活率低；樣本長的存活率高且生長良好、能正常開花。10cm是菟絲子片段存活率的分水嶺，10cm以下的片段存活率為0，而10～15cm的片段存活率為50％，20cm和25cm的存活率為75％。

菟絲子的成活率隨著其長度增加而增大，這可能是由攜帶的營養決定的。菟絲子片段在竊取寄主營養之前，要先經過纏繞寄主一長出吸器的過程。這個過程需要能量的投入，長的樣本攜帶的營養物質較多，支撐吸器完成有效竊取營養的時間也就越長，所以長的樣本的存活率要明顯高于短的樣本。

離體時間對菟絲子片段存活率的影響

實驗表明，菟絲子片段的再生能力十分強大，12小時的存活率達到100％，24小時達到83.3％，36小時為62.5％，總平均達到81.9％。其中，68.2％的離體菟絲子可以正常開花，5組樣本的開花數都大于等于10，表明菟絲子片段的繁殖也并未受到影響。

菟絲子和其他幾種植物的失水率的比較實驗

在實驗的7天中，菟絲子的失水率較其他幾種植物始終都是最低的，見圖4。植物的蒸騰作用主要是通過葉片來進行的，菟絲子沒有葉片，所以蒸騰作用較低。除此之外，菟絲子的莖表面光滑，有一層蠟質，可以有效地減少水分的散失。較低的失水率可能是菟絲子片段在離體36小時后依然具有超強寄生能力的原因之一。

菟絲子影響地膚生長的實驗

從實驗結果可以看出，菟絲子對寄主(地膚)的生長有非常顯著的影響。在實驗初期地膚高度近似150cm的情況下，經過15天的實驗，實驗組6株地膚平均高度為156.2厘米，對照組6株地膚平均高度為176.5厘米，對照組高出實驗組地膚20.3厘米，差距非常明顯。

菟絲子吸器的顯微觀察

通過對菟絲子的吸器進行顯微觀察發現，菟絲子的吸器深深地插入了地膚的維管束(見圖5)，劫走了寄主(地膚)的營養，供自己使用。這就是菟絲子生長茂盛而地膚卻慢慢地枯死的原因。

研究結論與建議

研究結論

頂端生長點對于菟絲子的存活極其重要。沒有生長點的菟絲子很難存活，有生長點的菟絲子的成活能力明顯提高。

有生長點的菟絲子的再生能力與樣本長度有關，通過實驗發現，10cm以下的菟絲子片段很難存活，而15cm以上片段的存活率達到67％。

在36小時內，菟絲子片段的存活能力隨著時間延長有所下降，但是存活率依然很高，12小時的存活率達到100％，24小時達到83.3％，36小時則為62.5％，總平均達到81.9％。

菟絲子7日內失水率始終低于圓葉牽牛等其他幾種植物，因此推測其強大的寄生能力同較低的失水率有一定的關系。

建議

園林及農牧業防除菟絲子。菟絲子的防除方法中常用的是噴灑除草劑，這種方法省時省力，可以快速實現防除目的，但這種方法要用大量的化學藥劑，不符合現在提倡的綠色、環保的理念。所以我建議在針對非大規模爆發的菟絲子時，最好采用人工拔除的方式，不必在拔除后采用焚毀的方式，因為焚毀的過程也會污染環境，而且新鮮的菟絲子由于含有大量水分，并不容易焚燒。根據我的實驗結果，拔除后如果把菟絲子剪成10cm以下的小段，這樣就可以有效地防止菟絲子再生。

人工養殖菟絲子。目前流行的菟絲子人工養殖的方法是把菟絲子種子和寄主種子進行混合，同種同收。這種方式比較省力，但是根據近幾年的藥材行情，菟絲子種子大約每千克30多元，成本不低。根據我的實驗結果，可以嘗試取15cm以上具生長點的菟絲子片段在自然通風的條件下放置12小時后，附在寄主上，既能保證菟絲子的存活率，又不用購買菟絲子的種子，降低成本。而且這種方式不用和寄主一同播種，更加靈活，尤其是對于臨時決定擴大養殖規模時更加迅速高效。

北京周邊城鄉結合部和部分農村都有一些尚未有效利用的荒地，這些荒地大多土壤貧瘠，不適合種植農作物，而地膚和蒺藜等雜草則生長茂盛，如果把這些雜草同菟絲子養殖結合起來，既能有效利用荒地，還能增加農民的收入。不過在鄉村、尤其是山區引入菟絲子養殖時要做好防護措施，防止因為監管不當導致菟絲子爆發，得不償失。

專家評語

項目從選題、實驗設計、實驗實施結果的處理以及結論的推出，都嚴格遵循科學的方法。結論具有說服力。