植物通常依靠根系从土壤中获取氮、磷等矿质营养，但在营养贫乏的环境中，一些植物却演化出了一种截然不同的生存策略——捕获和消化动物猎物，以补充自身所需的营养。猪笼草、捕蝇草和茅膏菜是人们熟知的食虫植物。如今，这个“食虫植物俱乐部”又迎来了一位来自中国的新成员。

　　近日，中国科学院昆明植物研究所孙航院士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(Saxifraga candelabrum)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。

　　验证灯架虎耳草完整食虫功能的多学科证据

　　150年前的达尔文猜想

　　1875年，达尔文在其专著《Insectivorous Plants》中研究了欧洲的圆叶虎耳草(Saxifraga rotundifolia)和耐阴虎耳草(S. umbrosa)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，此后，虎耳草属中是否真正存在食虫植物一直悬而未决。

　　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，正是这一结构启发了达尔文当年的猜想。研究团队首次证实虎耳草属中确实存在具备完整食虫功能的植物，从而验证了达尔文一个半世纪前提出的科学猜想。

　　岩缝中被忽视的高山“猎手”

　　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。其全株密布黏性腺毛，常可见小型昆虫黏附于植株表面。

　　这一发现源于研究团队长期开展的虎耳草属系统演化研究。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。

　　灯架虎耳草通过腺毛大量捕获昆虫

　　花与猎手：把猎物“骗进来杀”

　　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。

　　关键证据：昆虫的养分进入植物

　　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(Saxifraga filicaulis)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，将同位素标记果蝇放置在灯架虎耳草的腺毛表面。实验后，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。

　　灯架虎耳草的腺毛具备磷酸酶活性

　　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。

　　这项研究拓展了人们对食虫植物的认识。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。这提示我们，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功能。

　　8月4日，相关研究以Identification of carnivory in the flowering plantSaxifraga via multidisciplinary evidence为题在国际学术期刊上线。中国科学院昆明植物研究所博士后张信坚、邓涛研究员、博士后林楠，中国科学院武汉植物园王恒昌研究员和中国科学院昆明植物研究所宋波研究员为共同第一作者;邓涛研究员、美国国家科学院院士、佛罗里达大学教授Douglas E. Soltis和孙航院士为共同通讯作者。该研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究(2024QZKK0200、2019QZKK0502)、国家自然科学基金(32322006)、国家自然科学基金联合基金(U23A20149)、国家重点研发计划(2024YFF1306700)、云南省重点研发计划(202403AC00028)和云南省院士自由探索项目等支持。

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