远行并不意味着苔藓孢子就能长寿
生态系统

远行并不意味着苔藓孢子就能长寿

一项新的研究表明,苔藓孢子的寿命很大程度上取决于发育阶段和储存条件,这对传播和定植具有重要影响。

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苔藓植物 它们是惊人的传播者。它们微小的孢子可以随风远距离传播,并能抵御恶劣的环境条件。有些孢子在数年后,甚至在特殊条件下数百年后,仍然具有活性。然而,远距离传播和长期存活并非必然是一回事。

在一项新的研究中, 贝伦·阿尔贝托斯博士 及其同事研究了苔藓植物的寿命。 孢子 研究人员研究了四种苔藓的孢子,并探讨了它们是否仍具有活性,以及​​这对它们的生态和保护可能意味着什么: 测潮袋藻, 脆皮乌洛塔, 伊比利亚莱温斯基亚 和 尖叶莱文斯基为了探究它们是否能像其他陆生植物的种子和孢子一样拥有长寿命,他们还研究了孢子成熟阶段是否会影响其存活时间。

直接测量植物的寿命可能很困难,因为植物结构有可能保持活力数年之久。为了加速这一过程,研究人员采用了一种常用于种子研究的技术,称为加速老化法。该方法将样本置于高湿度和高温条件下进行培养,这些条件已知会加速衰败。通过这些实验,他们计算出孢子活力下降一半所需的时间,并将结果与​​在类似条件下处理的种子和蕨类孢子的现有数据进行了比较。

未成熟孢子体的图像 测潮袋藻. 图表来自 Christopher Stephens(iNaturalist,CC BY-SA 4.0).

研究结果挑战了苔藓植物孢子天然寿命长的固有认知。在加速老化条件下,所研究的四种苔藓植物孢子活力下降一半所需的时间均不到六天。其中,三种附生苔藓的寿命尤其短。 测潮袋藻 虽然孢子寿命更长,但即使是完全成熟的孢子,其活力也仅需5.7天就会降低一半。在同样的加速老化条件下,许多维管植物种子可以保持活力更长时间。

但实验也表明,孢子的采集时间会产生影响。研究人员比较了…… F. hygrometrica 从绿色、黄色和棕色的蒴果中采集孢子,这些蒴果代表了孢子成熟度的不同阶段。在干燥条件下储存时,棕色蒴果中完全成熟的孢子存活时间明显更长。与种子类似,苔藓孢子似乎随着成熟度的增加而寿命更长。

但为什么这些孢子的寿命如此短暂呢?答案尚不清楚,但作者提出了一种有趣的可能:存在…… 叶绿素一些苔藓植物孢子保留 质体 成熟时。在种子和蕨类孢子中,贮藏期间叶绿素和光合作用装置的保留与氧化应激增加和活力更快丧失有关。 F. hygrometrica其成熟孢子显然会失去它们的 叶绿体而且,它还是实验中寿命最长的物种。然而,这项研究并未直接检验叶绿素是否是造成观察到的差异的原因,因此这种可能性仍需进一步研究。

测潮袋藻。图来自 Mikołaj Latoszewski(iNaturalist,CC BY-NC 4.0).

孢子寿命短的现象或许会改变我们对苔藓植物在自然界生存方式的认知。正如种子可以留在土壤中形成种子库,等待适宜条件萌发一样,苔藓植物也能形成孢子和其他繁殖体的储存库。然而,研究结果表明,某些物种维持这些储存库的能力可能有限。因此,它们在环境中的存续可能更多地依赖于新孢子的持续产生和有效传播。这一点对于附生苔藓植物尤为重要,因为它们的孢子落在垂直表面上,而这些表面经常处于干燥状态,不利于繁殖体的长期存活。

当我们考虑将苔藓植物从自然界中采集并保存在植物库中时,这一发现就显得尤为重要。种子库通过允许干燥种子在低温下保存,从而长期保持种子的活性,彻底改变了维管植物的保存方式。类似的策略也被提出用于保存苔藓植物孢子,但本研究发现其孢子寿命较短,表明种子库中常用的保存条件可能并不适用于所有苔藓植物。

作者指出,对于孢子迅速失去活力的物种来说,将干燥的苔藓植物孢子储存在更低的温度下,例如 -80 °C,或者在 -196 °C 的液氮中进行冷冻保存,可能是一种更合适的替代方案。

成熟的苔藓孢子体,图中显示了孢子囊,孢子在散播前在此处产生和储存。图片来自 Fatih Berat Örer(Pexels).

随着苔藓植物面临栖息地破坏、土地利用方式改变以及气候变化日益加剧的影响,在自然环境之外保护它们变得愈发重要。然而,保护这些植物远非简单地将它们的孢子冷冻保存即可。我们必须了解它们的衰老速度、最佳采集阶段以及能够延长其存活时间的储存条件。对于一些最小的陆生植物而言,探明孢子能够存活多久对于保护其未来的遗传多样性至关重要。

阅读文章:

阿尔贝托斯·B, 鲁齐奇, 加里莱蒂, 拉拉·F, 巴列斯特罗斯。 2026。 苔藓植物孢子寿命的比较:储存条件、孢子成熟度和植物生态的影响。 Plants 15:2309。 https://doi.org/10.3390/plants15152309


葡萄牙语翻译:Pablo O. Santos

封面图片由Андрей Филоненко (Pexels)

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作者

Pablo O. Santos

Pablo 是巴西米纳斯吉拉斯联邦大学植物生物学专业的博士生,他研究含铁露头苔藓植物的光保护策略和抗氧化潜力。

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