Повилика: растение-паразит, которое обходится без листьев и корней

Это повилика европейская (Cuscuta europaea), удивительное растение, лишенное листьев и корней, с красновато-желтоватым вьющимся стеблем. Как отмечает «Элементы», такой облик связан с тем, что повилика — стеблевой паразит, получающий питательные вещества от других растений, прикрепляясь к их стеблям. Один из наиболее известных представителей этой группы — омела.

Жизненная форма повилики — лиана. Лианы нередко называют структурными паразитами, поскольку они не образуют собственные механические ткани, а используют в качестве опоры другие растения или различные предметы. Таким образом, повилика совмещает два типа паразитизма: трофический (питание за счет хозяина) и структурный (опора на другое растение).

Род повилика (Cuscuta) включает около 200 видов. В средней полосе европейской части России встречается до 10 видов, все они — однолетние растения. Повилика европейская — наиболее распространенный вид этого рода в регионе. Чаще всего она паразитирует на крапиве двудомной. Влияние повилики на крапиву заметно: она задерживает ее цветение, снижает способность к вегетативному размножению и может вызывать гибель целых зарослей. Однако крапива — не единственный потенциальный хозяин: повилика паразитирует и на других растениях, предпочитающих богатые почвы. Среди них как травянистые, так и деревянистые виды: хмель, кипрей волосистый, подмаренник цепкий, бодяк полевой, чертополох курчавый, а также боярышник однопестичный, терн и некоторые виды ив.

Побеги повилики европейской прикрепляются гаусториями к растению-хозяину — крапиве двудомной. Фото Ксении Поповой и Елены Устиновой

Проростки повилики представляют собой неразветвленные нитевидные стебли без листьев, но с оформленным корнем. В течение первых нескольких дней после прорастания они растут вверх, затем начинают вращаться, пока не найдут точку прикрепления. На этом этапе они еще содержат немного хлорофилла и способны к слабому фотосинтезу. Это заставляет повилику найти растение-хозяина в течение нескольких (не более семи) недель. В противном случае проросток погибает.

«Около 1% всех наземных растений являются паразитами. Эта группа весьма разнородна: включает представителей из разных семейств и порядков, которые могут быть совершенно не похожи друг на друга», — отмечается в статье.

Существует несколько типов паразитизма у растений: голопаразиты и гемипаразиты (полупаразиты), корневые и стеблевые паразиты. Полупаразиты обладают хлорофиллом и способны к фотосинтезу, тогда как голопаразиты полностью зависят от хозяина. Стеблевые паразиты получают питательные вещества и воду из стеблей хозяев, корневые — из их корней.

Общей чертой всех паразитических растений является наличие гаусторий — органов, отвечающих за проникновение в ткани хозяина. Это уникальная структура, отсутствующая у непаразитических растений.

Схема проникновения повилики (Cuscuta) в хозяина (host). A — микрофотографии разных стадий (I–IV) формирования гаусторий; B, С — схема проникновения гаустории в ткани растения-хозяина в поперечном разрезе. Изображение из статьи V. A. Balios et al., 2025. One organ to infect them all: the Cuscutahaustorium

У корневых паразитов, например у заразих, гаустории представляют собой видоизмененные корни, тогда как у стеблевых это, по-видимому, специализированный орган без гомологов среди других органов растений.

Как повилика находит своих жертв?

Долгое время считалось, что сигналом служат химические вещества, поскольку такой тип коммуникации характерен для многих корневых паразитов. В лабораторных условиях повилики действительно реагируют на химические стимулы и могут находить растения-хозяева даже в полной темноте. Однако в природных сообществах такое взаимодействие кажется маловероятным из-за обилия разнообразных химических стимулов, ветра и т. д.

Другой возможный сигнал — свет. Красный свет поглощается хлорофиллом, а дальний красный проходит сквозь листву, поэтому в затененных участках преобладает именно он. Многие растения избегают затененных участков, ориентируясь на соотношение красного света к дальнему красному. Повилика демонстрирует противоположное поведение: она проявляет отрицательный фототропизм, то есть тянется к источникам дальнего красного света. Такой свет вызывает покачивание ее побегов, плотное обвивание вокруг стебля хозяина, а также стимулирует образование гаусторий.

Многие виды повилик паразитируют на широком спектре хозяев, так что им выгоднее использовать универсальные признаки присутствия растений, а не специфические химические сигналы. Более того, повилика начинает формировать гаустории на металлических или пластиковых опорах, а также на собственных побегах. Это говорит о том, что решающим стимулом, скорее всего, является тактильное воздействие, а не химические сигналы.

Как повилика проникает внутрь растения?

После прикрепления к растению-хозяину зачаток гаустории начинает быстро расти, образуя заметное утолщение — адгезивный диск, хорошо видимый невооруженным глазом. Этот диск приклеивает паразита к поверхности хозяина с помощью тонкого слоя клейкого вещества.

С ростом гаустории адгезивный диск раздвигается, создавая постепенно расширяющуюся щель. Предполагается, что при этом возникает локализованная сила латерального натяжения на поверхности, которая способна раздвигать эпидермальные клетки хозяина в стороны. Образовавшиеся микроповреждения становятся входными точками для ферментов, разрушающих клеточные стенки тканей хозяина.

«Гаустория повилики — не просто инструмент питания, это своего рода идеальный привой», — отмечается в материале.

Внутри тканей хозяина начинают расти длинные, гибкие, щупальцеобразные клетки — «гифы», которые проникают к проводящим системам растения. Так повилика подключается к жизненно важным системам растения-хозяина — ксилеме (по которой поднимается вода с минеральными веществами) и флоэме (переносящей органические вещества).

Повилика разрушает привычные представления о том, как должны выглядеть и вести себя растения. Но кто сказал, что растения обязаны быть зелеными, стоять прямо и добывать себе пищу честным фотосинтезом?