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                科研進展

                華南植物園再次發現和拯救保護“消失”近百年的極危植物——毛柄木樨

                發布時間:2024-10-14 作者:scbg 來源:華南植物園

                ?桂花是我國傳統十大名花之一,被稱為花中月老,它是木樨科木樨屬植物的統稱。木樨屬約30種,分布于亞洲東南部和美洲,我國分布有25種3變種,代表物種木樨(Osmanthus fragrans (Thunb.) Lour.),即桂花,是我國著名的香料植物。其花清雅高潔,香飄四溢,享有“香飄十里”的美譽,是集綠化、美化、香化于一體的優良園林觀賞樹種。由于其觀賞價值高,經過長久的人工栽培選擇和天然雜交,已形成了四個品種群百余個品種。盡管桂花的栽培品種數量龐大,但木樨屬植物的引種保育現狀并不理想。目前,僅有10余種木樨屬植物被引種栽培,大量的種類尚存在保育空缺,甚至有的物種長期在野外沒有被監測到,其中毛柄木樨就已經“消失”了長達九十一年之久(圖1)。

                1:毛柄木樨圖版


                毛柄木樨的發現之史實

                ?據標本和文獻資料記載,嶺南大學曾懷德(W. T. Tsang)先生于1932年在廣東?。↘wangtung)大埔縣(Tapu district)銅鼓山(Tung Koo Shan)首次采集到一種木樨屬植物標本,采集編號:W. T. Tsang 21629,存放在嶺南大學標本館。此后,同號標本先后輾轉至中山大學植物標本館(SYS)、華南植物園標本館(IBSC)、中國科學院植物研究所植物標本館(PE)、英國皇家植物園—邱園標本館(K)和紐約植物園標本館(NY)等國內外標本館(圖2)。1932年,哈佛大學植物學家E. D. Merrill初步將其鑒定為木樨(Osmanthus fragrans Lour.)。1956年,賈良智教授認為該種可能是新種,擬定名為毛柄木樨(Osmanthus pubipedicellatus Chia)(裸名,未正式發表)。1958年,P. S. Green在對NY的木樨屬標本進行鑒定時發現該號標本花部特征和葉柄毛被情況與木樨屬其他物種表現出差異,將其暫定為疑似新種(Osmanthus species ‘C’)并進行了描述。1977年,張宏達教授將館藏在PE的兩份標本定名為秀麗桂花(Osmanthus elegans Chang),但也沒有正式發表。此后,張宏達教授通過多方查閱文獻和標本將其確定為新種,并于1982年,正式以毛柄木樨(Osmanthus pubipedicellatus Chia ex H.T. Chang)的名稱發表在中山大學學報自然科學版。至此,時隔50年,毛柄木樨終于有了自己的“戶口”。

                圖2:毛柄木樨模式標本(W. T. Tsang 21629)


                毛柄木樨的“消失”

                ?然而,自1932年毛柄木樨首次被曾懷德采集,近百年來,再無其蹤跡報道。我們在中國植物圖像庫(PPBC,https://ppbc.iplant.cn/sp/26412)上查閱到有關毛柄木樨的圖片記錄均來自武漢植物園,其葉緣具明顯鋸齒(圖3),與毛柄木樨特征并不相符。

                3:中國植物圖像庫(PPBC)有關毛柄木樨的記錄(喬娣攝)

                ?從中國數字植物標本館(CVH,https://www.cvh.ac.cn/)、中國國家標本資源平臺(NSII,http://www.nsii.org.cn/2017/home.php)以及全球生物多樣性信息機構(GBIF,https://www.gbif.org/)等標本網絡共享平臺僅查閱到一條除模式標本以外的毛柄木樨標本記錄,該標本由李丙貴和萬紹賓于1975采自湖南江華。該標本葉先端漸尖,而非長漸尖,葉基闊楔形而非狹楔形(圖4),兩者相去甚遠,也應為毛柄木樨的錯誤鑒定。因此,歷經九十余年,真正的毛柄木樨一直沒有被監測到。

                4:模式標本以外的毛柄木樨標本記錄


                毛柄木樨的再次發現

                ?2022年,華南植物園高級工程師寧祖林在對廣東省珍稀瀕危植物遷地保育現狀評估時發現廣東省特有的國家重點保護極危植物毛柄木樨未被廣東省植物園等相關遷地保護機構收集保存,進而對其進行文獻資料檢索、標本查閱、在線數據庫檢索和相關專家咨詢,進一步確認尚無相關采集監測記錄。為了尋找這一珍稀瀕危植物。2023年2月,寧祖林帶領華南植物園引種保育團隊前往毛柄木樨模式產地進行考察,同時攜帶模式標本彩色打印照片對周邊村民進行走訪調查以尋找毛柄木樨蹤跡(圖5)。經過團隊系統調查和細致辨識,最終尋找到了與模式標本葉形極為相似的植株,并相繼在9月份和10月份采集到具花和果實的標本(圖6)。

                5:野外考察尋找毛柄木樨

                6:毛柄木樨花和果


                毛柄木樨“真身”驗證

                ?為了確認我們調查發現的木樨屬物種就是1932年曾懷德所采集的毛柄木樨,一方面對照模式標本進行形態特征鑒定,同時對模式標本采集DNA樣品進行分子鑒定。形態特征鑒定:我們對毛柄木樨野外種群進行了持續監測,并觀察到葉柄和花梗被毛特征并不穩定,存在無毛個體。通過葉、花、果形態特征觀測,發現有毛個體和無毛個體的特征與模式標本極為相似,將其鑒定為毛柄木樨(圖7),并補充了毛被、果實和種子形態特征描述。毛柄木樨與狹葉木樨形態特征更為接近,但狹葉木樨花梗無毛,葉片狹橢圓形至披針形,先端長漸尖,呈長尾狀,可較好的區分(圖8)。

                7:新采集毛柄木樨標本與主模式標本形態比較

                8. 狹葉木樨 Osmanthus attenuates

                系統發育分析:為了進一步確認我們所采集的個體即為毛柄木樨,分別從中山大學標本館(SYS)館藏的主模式標本、華南植物園標本館(SCBG)和邱園標本館(K)館藏的等模式標本上取了少量葉片進行DNA提取。最終,在邱園Molecular Biology and DNA Bank工作人員Imalka Kahandawala和Angela Biro的幫助下,從保存在邱園標本館近百年的等模式標本(Tsang W.T. 21629,Sept. 8-29,1932)葉片材料提取到DNA樣品(圖9),成功“復活”了珍稀植物毛柄木樨。結合我們采集的毛柄木樨疑似個體DNA樣品,經過一系列處理,基于核ITS和葉綠體matK,trnL-trnF,trnS-trnG和trnT-trnL五個片段構建了毛柄木樨及其近緣物種的系統發育樹,從分子證據證明了我們所采集的木樨屬植物個體即為毛柄木樨。有毛個體和無毛個體也聚集在一枝,支持形態特征鑒定結果(圖10)。至此,“消失”近百年的國家重點保護野生植物毛柄木樨真身得到確認。

                9:從保存在邱園標本館(K)的毛柄木樨等模式標本上提取的DNA樣品

                10:木樨屬及其近緣類群系統發育樹


                拯救保護行動

                種群及其生境調查:為摸清毛柄木樨種群數量,探究其瀕危原因,我們對毛柄木樨種群進行持續監測和群落樣方調查(圖11),對其群落特征和種群動態進行了分析。調查發現毛柄木樨野外種群個體數僅11株,初步分析其瀕危原因主要存在以下幾個方面:(1)毛柄木樨伴生物種豐富,涉及42科67屬103種,群落上層分布較多殼斗科和樟科高大喬木樹種,林下郁閉度高,光照不足;(2)缺乏幼苗和小樹,種群齡級結構呈單峰型,未來有衰退趨勢;(3)種群齡級結構動態指數顯示種群不穩定且易受外界環境干擾;(4)存在生殖問題,花量大但結實率低、果實早落、成熟果實脫落后被動物啃食、種子易于腐爛、林下凋落物過厚且郁閉度高影響種子自然萌發更新。有關毛柄木樨的遺傳多樣性及部分瀕危原因有待于進一步實驗研究證實。

                11:毛柄木樨樣方調查團隊

                種苗繁育工作:我們在野外監測過程中發現毛柄木樨開花量大,但結實率低,枝條上僅見到零星果實,也沒有在林下找到幼苗。因此,對其開展搶救保護工作勢在必行,當務之急是解決其繁殖技術,培育種苗復壯種群。幸運的是,在2023年9月監測到毛柄木樨開花,結合花和葉片形態特征初步將其鑒定為毛柄木樨之后,我們便采集了部分枝條帶回植物園進行扦插繁殖實驗。在種苗繁育組人員的努力下成功突破其扦插繁殖關鍵技術,并對種群全部個體進行扦插繁殖獲得種苗(圖12),成功將毛柄木樨野外種群基因克隆復制保存在華南植物園。同時,我們也在持續監測毛柄木樨野外種群開花結實、果實發育及種子萌發等情況。2024年2月下旬,果實成熟脫落,掉落在林下地上的果實有的完全腐爛,有的被動物啃食后僅留下了殘殼(圖13)。我們僅收集到4粒完整的種子(圖14),這些種子在播種十多天后均在基質中腐爛,未能萌發出種苗。

                12:扦插繁殖的小苗

                圖13:動物啃食后殘留的軀殼

                14:僅剩的4顆完整的種子

                ?該研究工作基于1932年采集的毛柄木樨模式標本形態特征和DNA分子證據證實了廣東特有國家重點保護極危植物毛柄木樨的再次發現,并補充了該物種的物候和形態特征描述,同時對其種群和群落特征進行了調查分析,初步揭示了毛柄木樨種群動態和瀕危原因,研究結果對珍稀植物毛柄木樨的保護和資源利用具有重要科學意義。相關研究結果已近日在線發表于生物多樣性領域專業期刊Biological Diversity上。華南植物園謝丹工程師為論文第一作者,寧祖林高級工程師為論文通訊作者,徐一大、劉蓉、董書鵬和邱園Imalka Kahandawala和Angela Biro參與了相關工作。同時,該工作得到中國科學院昆明植物所張志榮,中山大學廖文波、羅麗娟和王亞榮,仲愷農業工程學院胡秀,華南植物園廖景平、顏海飛、涂鐵要、曾佑派、湯銀珠、許炳強、陳玲、倪靜波、李冬梅、李夢靈、李守潔、劉華、鄒璞、張煒、古詩然等老師的幫助,在此一并致謝。該研究得到廣東省重點領域研究計劃項目和2023年中央林業草原生態保護恢復資金國家重點野生動植物保護補助項目的支持。論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bod2.12018.





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