食虫植物添新成员，验证达尔文猜想

近日，中国科学院昆明植物研究所研究员、中国科学院院士孙航团队联合国内外科研人员，证实分布于青藏高原东南缘横断山区的灯架虎耳草具有吸引、捕获昆虫、消化并吸收昆虫营养的完整食虫功能。这是目前在被子植物虎耳草目中确认的首个食虫植物，也为达尔文150年前关于部分虎耳草可能具有食虫性的科学猜想提供了直接证据。相关成果发表于《自然—通讯》。

灯架虎耳草通过腺毛大量捕获昆虫。昆明植物所供图

1875年，达尔文在专著Insectivorous Plants中研究了欧洲的圆叶虎耳草和耐阴虎耳草的腺毛，并推测虎耳草属中可能存在食虫植物。然而，受限于当时的技术条件，达尔文未能获得决定性证据。

此次研究的灯架虎耳草并不是达尔文当年观察的两种欧洲植物，但这些物种都具有能够黏附昆虫的发达腺毛。灯架虎耳草主要分布于川西南和滇北的亚高山环境，常生长在养分贫乏的岩石缝隙中。全株密布黏性腺毛，常可见小型昆虫黏附于植株表面。

为判断捕虫是偶发现象还是稳定特征，研究人员结合野外植株观察和馆藏标本调查开展验证。在馆藏的45份灯架虎耳草标本中，43份保存着被腺毛捕获的昆虫。这表明，腺毛捕虫是灯架虎耳草长期而广泛存在的物种特征，并非偶发现象。

真正的食虫植物不能只是黏住昆虫，还应具备猎物吸引、捕获、消化和营养吸收的功能。研究团队通过气味和视觉阻隔实验发现，即使遮挡花部视觉信号，只要花部气味仍可扩散，植株依然能够吸引较多昆虫；而阻隔气味扩散后，昆虫访问量明显下降，说明气味信号参与了吸引昆虫的过程。

昆虫接近植株后，密布于花序的黏性腺毛构成了类似“粘纸”的黏捕型陷阱。小型昆虫一旦接触，便难以挣脱。研究发现，被捕获的昆虫主要是摇蚊科等小型昆虫；灯架虎耳草的主要有效传粉者则是丽蝇科、蝇科等较大型昆虫，极少被腺毛捕获，这可能使植物在获得猎物的同时，减少对主要传粉者的影响。

捕获昆虫仍不足以证明一种植物是真正的食虫植物。研究团队首先使用ELF97荧光底物检测腺毛中的磷酸酶活性。结果显示，灯架虎耳草的腺毛具有磷酸酶活性；在相同条件下，与其近缘且很少捕虫的线茎虎耳草则未检测到明显活性。随后，研究团队开展了氮15同位素示踪实验，灯架虎耳草组织中的15N丰度显著升高，而两种非食虫植物对照没有出现同样的富集。上述实验证明灯架虎耳草能够消化猎物并吸收其营养。

研究团队还完成了灯架虎耳草染色体水平基因组组装，并将其与茅膏菜、猪笼草等食虫植物进行比较。结果显示，多个彼此独立演化的食虫植物谱系，在黏液分泌、猎物消化和营养处理等功能相关的基因中呈现趋同演化信号，为灯架虎耳草食虫性演化提供了基因组层面的证据。

这项研究拓展了对食虫植物的认识。传统食虫植物往往具有捕蝇草的夹状叶、猪笼草的瓶状捕虫器等高度特化结构，而灯架虎耳草利用的却是许多植物中常见的腺毛。这个现象证明，自然界中可能还存在未被识别的食虫植物或具有部分食虫特性的植物，一些过去只被解释为防御植食者的黏性腺毛，也可能同时承担营养获取宝能。