▲ 图片来源：Wikimedia Commons
它能活千年
它只有两片叶子，且持续生长永不脱落
它被认为是世界上最奇特的植物之一
被誉为植物学界的“活化石”
神奇百岁兰
百岁兰
Welwitschia mirabilis ，又名千岁兰，是百岁兰科百岁兰属植物。树干短矮且粗壮，呈倒圆锥状，高很少超过50厘米，而直径可达1.2米；树干上端或多或少成二浅裂，沿裂边各具一枚巨大的革质叶片，叶片长带状，具多数平行脉。球花形成复杂分枝的总序，花单性，异株。一般雌株可以结60到100个雌球果，种子可达10000粒。种子有纸状翼，种子具内胚乳和外胚乳，子叶2枚。
▲ 百岁兰雄株（图片来源：Wikimedia Commons）
▲ 百岁兰雄株（图片来源：Wikimedia Commons）
▲ 雌球花受精后的百岁兰（图片来源：Wikimedia Commons）
举目无亲
百岁兰的学名以奥地利植物学家弗里德里希·韦尔威奇（Friedrich Welwitsch）的名字命名，他是第一个在安哥拉发现并描述这种植物的人。
1859年9月3日，韦尔威奇在安哥拉南部的纳米比沙漠游历期间，发现一种形如章鱼、貌如半枯的巨形植物出现在沙漠。这无疑让他感到震撼，在日记里，他写道：“它是我所见所闻的东西之中最为精致及神奇的结晶，这是上天造化的奇迹，只有非洲南部才能孕育此物种。”
最终，该植物被命名为“Welwitschia mirabilis”，即“维尔韦斯奇的神奇物种”。Welwitschia是韦尔威奇名字的拉丁化，而mirabilis，代表惊人的、惊叹之意。
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根据化石记录，百岁兰曾经广泛分布于巴西、葡萄牙等地。但随着大陆板块分裂，气候骤变，自然居群幸存于如今的安哥拉与纳米比亚沙漠。百岁兰是《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）附录Ⅱ中的保护植物。
在植物学分类里，百岁兰属于百岁兰目、百岁兰科、百岁兰属，而且在这个大分类里，只有百岁兰这一个物种在里面。在整个地球上完全找不到另一个物种与百岁兰沾亲带故，百岁兰在地球上可谓“举目无亲”。
活体化石
每年夏季是百岁兰的生长季。百岁兰无疑是个长寿之星，它们的寿命估计在400到1500年之间，目前发现的最古老的植株为2000岁以上。
▲地球上已知最古老的百岁兰，大约已经有2000年的花龄。它的两片叶子也跟着植株一起存活了2000年之久。（图片来源：Wikimedia Commons）
自恐龙时代至今，百岁兰就孤独地生存在地球上，迄今为止，与百岁兰同一时代，且亲缘关系较近的植物早已灭绝。
在安哥拉，百岁兰又被称为“n'tumbo”，意思是“树桩”；在南非，它被称为“twee blaar kanniedood”，直译为“两叶顽固”；在赫雷罗语（使用在纳米比亚、波札那及安哥拉西南部的当地语言）中，这种植物被称为“onyanga”，意为“沙漠洋葱”。百岁兰可以为羚羊、斑羚、犀牛和斑马提供食物营养，也有人观测到有鸟类在它上面或下面筑巢，某些蛇、蜥蜴和节肢动物也将其当作庇护所。百岁兰在沙漠上提供了一个凉爽的绿洲，这些生物将它作为微栖息地，进一步证明了它的生态意义。
吃苦耐旱
非洲的纳米比沙漠 (Namib ) ，是世界最古老的沙漠之一，年降雨量少于25毫米。“Namib”的意思为“荒芜之地”或“一个什么都没有的地方”。百岁兰就生长于此。
由于生长在近海的沙漠中，受到海洋冷气流的影响，沙漠每天都会带来海雾。虽然降雨量有限，但这种赋予生命的雾，相当于每年50毫米的降水量，每年至少有300天从清晨到中午笼罩着这片干燥的土地。
▲在纳米比亚斯瓦科普河畔观测到的百岁兰，1884年和2016年的形态几乎没有变化。（图片来源：网络搜索）
百岁兰的叶子又宽又大，向下垂。这是一种理想的体态，让它可以收集冷凝水来浇灌自己的根。它的两个叶片表面有许多气孔，人们原先认为雾水是直接通过这些气孔被吸收的，但后来被证明是不正确的。事实上，这种植物有很长的主根，使它能够接触到地下水。而靠近地面处也有许多须根，可以促进雾的吸收。
▲ 百岁兰特别能适应极端的沙漠环境（图片来源：Wikimedia Commons）
种子埋伏
百岁兰的种子有一个大的纸翅膀，当春天到来时种子就被风吹散到各地。在自然栖息地中，这些种子可以存活好几年，并且只有在持续几天的大雨中，它们才会发芽。但也有许多种子因为真菌感染和被沙漠小动物取食而失去繁衍功能。
▲百岁兰的种子
在某些群落中，许多植物的年龄往往相同，因为它们都在同一个好年份发芽。幼苗一旦生长，就要依靠雾来生存，直到下一次下雨。
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永不落叶的秘密
别看百岁兰貌似长有一堆叶子，实际上它只有两片叶子。
仅靠这两片叶子，就历经千年。可以说，两片叶子，一根粗大的树干以及一个强大的直根系，这就是一株百岁兰的全部家当。
两片叶子从基部分生带连续生长不脱落，基部的分生细胞可产生新的叶片组织，使得叶片不停生长，叶子寿命为植物界最长，其个体在原产地可存活达3000年之久。
▲百岁兰形态、生境及其分布。
自2017年开始，在中国科学院中-非联合研究中心的组织下，深圳中科院仙湖植物园万涛研究员团队、中国科学院武汉植物园王青锋研究员团队、纳米比亚Gobabeb研究中心、英国Kew皇家植物园、中国科学院植物研究所、英国伦敦玛丽女王大学、比利时根特大学等十余个合作单位的科学家联合启动了百岁兰基因组与适应性进化机制的研究工作。经过连续三年多次的野外观察和取样，采用第三代测序技术和Hi-C 技术辅助组装注释获得了百岁兰6.8G的基因组全长序列，Scaffold N50 达 295.50 Mbp，93.65%的序列锚定到 了21 条染色体上，结合RNA-seq、Bisulphite-seq、sRNA-seq、核磁共振、激素测定等分析，对百岁兰的演化历史和生态适应性进行了研究。
相关研究成果以“The Welwitschia genome reveals unique biology underpinning extreme longevity in deserts”为题，于2021年7月12日发表在国际著名学术期刊《Nature Communications》上！
研究发现，百岁兰物种分化产生之后约8600万年发生了一次独立的全基因组加倍（WGD），基因组在近1-2个百万年内经历了剧烈的转座子爆发，但高频的非同源重组抵消了大部分扩增的转座子序列。上述变化发生的时间和百岁兰所处纳米比亚沙漠的形成历史（约至少八千万年前形成的地球上最古老沙漠）具有很强的关联性。
▲百岁兰基因组演化动态和历史
通过对百岁兰原始分生组织和新老叶段的甲基化测序和比较，发现百岁兰基因组整体呈现极端重度甲基化，并通过CHH位点甲基化动态差异来特异性调节沉默转座子，以维持分生组织细胞基因组完整性，避免DNA的有害突变。有意思的是，重度的甲基化似乎加速了百岁兰基因组脱氨基的速率，使得其G-C含量异常低。在漫长的极端干旱和贫营养的条件下，百岁兰基因组演化朝着小且‘低能耗’的方向演化。
▲百岁兰甲基化图谱，重度甲基化百岁兰基因组脱氨基导致的低GC。
通过与其他代表性陆地植物的比较分析，相关抗性基因（HSP, LRR, WRKY, bHLH等）在百岁兰中发生了明显扩增，涉及细胞稳态、细胞生长速率、DNA修复的诸多转录因子的表达式样，尤其是调控植物分生组织分生能力的ARP和KNOX1共表达模式与其他种子植物区别明显，使得百岁兰能持续不断地获得新分化的叶片细胞，保证两片叶子的持续伸长。研究还发现脱落酸ABA合成限速酶NCED4在百岁兰不同组织差异表达可能是由启动子区CHH差异甲基化调控引起的。
▲百岁兰特性扩张基因家族及新老叶段基因家族的差异表达
相关研究表明，百岁兰的基因组演化与其近1亿年以来经历的地质环境剧变和持续高温干旱影响有较强的关联性，趋向小且‘低能耗’。重度甲基化和CHH位点调节，有效地保证了百岁兰基因组在世代交替过程中的完整性；调控初生分生组织发育转录因子表达模式的变化很可能影响了该物种现今的形态建成式样，特异性降低的细胞生长速率、细胞内稳态建成使得百岁兰的两片叶子缓慢而健康的生长，而抗热、高度木质化的叶片进一步助其适应极度干旱的环境。
来源：中国花卉报