昆蟲界的首席“建築師”,小小的蟲癭就是它完整的世界

昆蟲界的首席“建築師”,小小的蟲癭就是它完整的世界

小時候大概都有在樹叢中玩耍的經歷,細心的話可能會發現一些植株的葉子或者根莖上長著許多像腫瘤一樣的小突起。

這些突起或密集或零散,或與植物本身顏色相近,或有著迥然不同的色彩。

如果有好奇並且勇敢的朋友切開這樣的突起,會驚奇地發現裡面暗藏的一個小世界。

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這種看起來有點噁心,卻又引發人們強烈獵奇心理的小突起叫做蟲癭(yǐng)。

蟲癭經常被戲稱為寄生生物在植物上建造的“房子”。

實際上它是植物組織在遭受到生物釋放的刺激之後,組織細胞加速分裂或異常分化所形成的畸形瘤化物或突起。

寄生生物這樣做的目的就是為了把自己或者自己的蟲卵包裹在蟲癭中,形成保護,也便於取食。

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蟲癭可能發生在各種植物上,通常是真菌、細菌和昆蟲等寄生生物在植物上寄生產生。

嚴格來說寄生生物形成的癭瘤只能稱為“癭”,昆蟲產生的才稱為“蟲癭”。

但由於現實中植物上的癭瘤大部分都是由昆蟲造成,所以“蟲癭”也成了廣義上的稱呼。

下文也主要以昆蟲作為致癭生物來扒一扒寄生蟲與蟲癭之間非比尋常的關係。

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寄生蟲與寄主植物之間彷彿有一種曖昧的關係,寄生蟲一生的意義在於找到合適的寄主安享“蟲”生。

因此它們在尋找建房子的選址上既講究,又專一。

樹葉、樹皮、樹幹和樹根營養成分比較豐富,受到寄生蟲們的青睞,因而成了昆蟲界的“北上廣深”。

雖然自然界中植物種類很多,每株植物上的部位也各具特色,但造癭昆蟲通常只在一種植物、一種組織上造癭。

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樹木“建築師”致癭生物在建造“房子”的時候有一套獨特的方法。

但目前對於蟲癭的形成原因研究仍不十分清楚,只能從瞭解到的部分現象推論出假說。

它們在產卵或取食的過程中會對樹木的特定部位形成某種機械刺激或者產生化學分泌物。

有些分泌物中含有的甲酸和某種氨基酸,這些物質可能會使植物體內局部的生長激素增多,從而使細胞的數量增加,局部生長加快,最終產生癌腫。

這時房子的建造也就竣工了,說不定寄生蟲們也會吃個入夥飯來慶祝一下。

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但並不是每個寄生蟲都是天才建築師,能打造完美的蟲癭。比如雌性癭蜂把卵產入寄主植物組織後就不能形成蟲癭,只有當幼蟲開始孵化後蟲癭才開始發育。

所以本質上蟲癭應該是植物對幼蟲分泌物的一種反應所形成。

由此也可以看出蟲癭的真正形成者其實是植物本身。

有人做過觀察實驗,當蟲癭發育開始時,即使致癭生物離開了蟲癭或被天敵捕殺,蟲癭的形成也不會受到影響。

這相當於致癭生物交出設計圖紙,餘下的建築工作就完全交給寄主植物包工頭來完成,後續工作也與設計師沒什麼關係了。

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蟲癭組織的營養度常高於寄主植物的其他非蟲癭組織部位。

也許是寄生蟲採取強硬手段將寄主植物的營養成分轉移,也可能是寄主植物心甘情願對它的寄生者的關照。

這也難怪寄生蟲在找到寄主把“房子”建成後就宅在家裡不出門,安心在庇護下繁殖撫育幼蟲。

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多數的致癭生物幼蟲都是在蟲癭的安全保護下度過愉快的童年時光。

這些幼蟲在蟲癭中汲取植物營養的同時又躲避了外界天敵的捕食、殺蟲劑的毒害和惡劣氣候的不良影響等危害。

當昆蟲完成發育後則穿破癭壁而出,到野外環境生存,或者去打造更大的蟲癭。

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作為被寄生而畸形化的組織,蟲癭不僅是單方面地膨大增生,在其內部還具備完整的分化結構,非常迷人。

研究發現蟲癭的形態結構表現取決於寄主植物和致癭昆蟲。不同的寄生蟲在不同的植物部位構建的蟲癭結構和形態各有差異。

以膜翅目蜂形成的蟲癭為例,它形成的蟲癭簡單劃分為表皮層、保護層、營養層和蟲室(活動區)4個部分

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大多數蟲癭結構圖

按照字面意思也較容易能理解各個部分的作用和含義。

其中營養層蘊含豐富的有機和無機營養,細胞中含有各種酶的含量均比正常植物細胞高。

而且該層細胞間隙較小,細胞壁較薄,角質層不發達,也就更便於內層寄生蟲對寄主能量的攝取。

所以生活在最內層的寄生蟲主要就以這層既容易進食,又美味的特殊細胞為食。

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蟲癭雖小,“五臟”俱全

根據蟲癭形態結構的差異,林業研究者們也可以通過寄主植物以及蟲癭的顏色、形狀、結構判斷出致癭生物的種類。

例如梨款冬圓尾蚜在梨樹葉上形成的蟲癭呈扇形或畸形,葉脈變紅;杏園尾蚜在杏樹葉片上則形成紅色的肥厚狀蟲癭。

通過探尋清楚致癭生物的底細,人們在植物栽種、果實培育等農業研究上也有了更積極的自主權。

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正常的身體無故多長了一個或幾個腫瘤終究是對身體有影響的。

長了蟲癭的寄主植物也不例外。

蟲癭組織部位的細胞異常生長,剝奪了其他生長部位應有的營養物質,從而阻礙寄主植物生長。

同時對植物的正常生理活動,如光合作用等有一定程度的損傷和破壞。

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我國廣西南寧地區的芒果產地就每年都遭受葉癭蚊的侵害。

葉癭蚊常在芒果樹的嫩葉片上造癭吸食汁液,嚴重時會使葉片枯萎脫落,植物因而生長不良。

不加以防範的話,危害高峰期甚至會達到100%的破壞率。

本該到我們嘴裡的香甜多汁的芒果慘遭毒害,想想還有些可惜和生氣。

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以相似原理殘害棗屬植物的棗癭蚊

更有甚者,蟲癭的形成還會導致植物的酚類物質、黃酮含量的增加和苯丙氨酸解氨酶活性的提高。

這一類物質改變將毀壞木本植物的芽,從而導致開花結實受到影響,果實生產因此造成嚴重的損失。

在我國山東、遼寧等地種植葡萄上的葡萄根瘤蚜就一度繁殖成害。

它們主要在葡萄根部形成蟲癭,表現在鬚根上為一連串的小根瘤,長大成癭瘤後就變色、腐爛。

這嚴重影響葡萄對水分和養分的吸收,導致果實結實率低下,甚至破壞根系組織而致使整株植物枯死。

否則,我們每年也許就能多享用幾瓶香醇的葡萄酒了。

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葡萄根瘤蚜各時期發展形態

但是損害植物生長的蟲癭也並非一無是處。

由於植物體內所含的脂肪、蛋白質、澱粉、微量元素和單寧酸等化學物質多聚集在蟲癭部位,早在公元前人們就開始採摘蟲癭並加以利用。

在東歐和小亞細亞一帶,人們很早就利用黃蜂在橡樹上產生的蟲癭做補品、止血藥和某些毒藥的解毒劑。

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單寧酸化學結構式

除此之外,一些蚜蟲形成的蟲癭內含可溶性的鞣酸(單寧酸),可被提取出來供燃料、製革、化工、中藥等用途。

西方早期使用的傳統藍黑墨水就是提取橡樹中橡木蟲癭中的鞣酸與鐵鹽合成鞣酸亞鐵製備而來。

這種基本配方製造的墨水穩定性很強,但顏色有限,而後沿用了幾個世紀之久。

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其中大家最耳熟能詳的蟲癭應該是五倍子了。

在中醫上,五倍子具有斂肺降火、澀腸止瀉、止血等功效,因此常用於解決肺虛久咳、外傷出血等問題。

我國利用五倍子做中藥藥材的歷史最早在古書《山海經》中有所記載,距今已有2000多年。

目前從五倍子中提煉出來的單寧酸及其再加工產品已經用於合成了30多種藥物。

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五倍子

藥材中的產量較大的五倍子主要由癭綿蚜科昆蟲在寄主漆樹科植物的小葉上吸食形成。

單寧酸是一種收斂劑,可以沉澱蛋白質使皮膚組織皺縮,有消炎除腫的作用。

它對蛇毒蛋白等一類毒素蛋白的活性有很強的抑制作用,因此常用於解除毒素

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製成中藥藥材的五倍子

同時,細菌傳播過程中產生的一系列酶蛋白也在它的射程範圍內。

如RG單寧酸就常與其他抗菌藥物聯合使用,說不上殺傷無敵,但也確實是一把強有力的殺傷性武器。

人們主要利用的是這種蟲癭中含量高達50%-70%的可溶性單寧酸製備藥物,具有很強的實用性能。

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在樹上未採摘的五倍子

青春期的少男少女常面臨青春痘的煩惱,這是毛髮和皮脂腺堆積了過多的油脂等分泌物引起的。

利用單寧酸收斂劑的作用,一些祛痘護膚品的成分表中也會出現它的大名。

儘管單寧酸對祛痘有一定的功效,但它本身具有一定程度的腐蝕性,長期用於臉部或體內難免會引發一些不可預知的副作用。

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蟲癭既是農業中的有害成分,同時又是一種潛在的生物資源。

它不僅是寄生蟲與植物之間的關係,在廣泛的生物界裡,人類賦予了它自身存在的價值。

在未來發展的方向上,瞭解蟲癭的形成原因將有助於減少它對植物體的危害,並有可能通過人工培育產生蟲癭中可利用的物質,挖掘其潛在的經濟效益。

*參考文獻

王光鉞, 王義平, 吳鴻. 蟲癭與致癭昆蟲[J]. 應用昆蟲學報, 2010, 47(2):419-424.

姚淑豔, 孟怡君. 蟲癭對樹木生理特性影響的研究[J]. 遼寧林業科技, 2012(3):10-11.

Vårdal H. From Parasitoids to Gall Inducers and Inquilines : MorphologicalEvolution in Cynipoid Wasps[J]. Acta Universitatis Upsaliensis, 2004.

周勁光. 五倍子的藥理作用與臨床研究進展[J]. 海峽藥學, 2010, 22(4):30-32.


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