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重点实验室综述我国野生兰科植物资源与保护利用现状

编辑:李华   时间:2022-12-12   点击数:


正值联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)第二阶段会议在加拿大蒙特利尔正式召开之际,我们发表了生物多样性保护中物种数量最大类群“兰科植物”的综述文章,十分应景。

兰科(Orchidaceae Juss.)是被子植物最大科之一,广泛分布于各种陆地生态系统中。但由于兰科植物对菌根真菌和传粉昆虫的依赖,以及自身较慢的营养繁殖速度,大多数兰科植物呈狭域分布,生境特殊,且极易受到外来因素干扰。而同时,许多兰科植物以其较高的观赏、药用、食用价值以及深厚的文化内涵在世界范围内广受青睐,野生资源持续遭受人为采挖和非法交易,使得种群数量大受影响。作为被子植物中所受威胁最严重的类群之一,所有野生兰科植物均位列《濒危物种国际贸易公约》(CITES)附录,占该公约中保护植物的70%以上,是最受关注的重点保护类群(图1)。

1  CITES附录I和Ⅱ中各类物种所占的比例


我国是野生兰科植物资源最为丰富的国家之一,具有从原始类群到高级类群的一系列进化群以及复杂多样的地理分布类型。根据Species 2000 China Node的中国生物物种名录(2022版),现我国已知有1981725种兰科植物(含13个杂交种),分属兰科全部5个亚科。再结合各方学者通过兰科资源相关课题调查收集的一手数据,并参考馆藏标本、已出版专著与近年来发表的兰科植物新纪录等相关资料,整理得到的各地野生兰科植物资源情况(图2)。综合来看,我国野生兰科植物物种资源的地理分布广泛,在全部34个省、自治区、直辖市及特别行政区均有分布,以西南地区最为丰富。


2 各省级行政区兰科植物物种资源对比图


我国的兰科植物具有突出的资源价值多元性特点,拥有生态、观赏、药用、食用、文化、科研等多重价值。兰科植物的观赏价值主要体现在色彩、姿态、神韵、香味等方面。我国丰富的野生兰科植物中约有1/4/可供观赏,如兰属(Cymbidium SW.)、蝴蝶兰属(Phalaenopsis Bl.)、兜兰属(Paphiopedilum Pfitz.)、万代兰(Vanda Jones ex R. Br.)等兰科植物是世界花卉名品。近年来,研究人员运用灰色关联分析、层次分析法(AHP)、主成分分析法(PCA)等科学方法对多种兰科野生资源或栽培品种的观赏价值进行综合评价,筛选出多种观赏性高、更值得引种栽培或市场推广的兰花种类,为兰科资源观赏价值的扩展应用奠定了基础。

纯色万代兰Vanda subconcolor


麻栗坡兜兰Paphiopedilum malipoense

(图片来自:深圳市兰科植物保护研究中心)


中国有近12000种药用植物,其中药用兰科植物有约78298种,是我国药用植物资源的重要组成部分,多具有清热解毒、活血调经、润肺化痰、生津止渴、止血、敛疮的功效。我国对兰科植物的药用及相关记载可追溯至1500多年前的《神农本草经》,其中有关于白及、石斛、天麻等兰科植物药用的记录;历年版《中华人民共和国药典》都有收录以兰科植物为基原的中药。我国多个少数民族如瑶族、景颇族、彝族、独龙族、藏族、黎族、侗族、仡佬族等都有兰科植物药用的习惯。目前国内已经有20余属兰科植物化学成分研究的报道,已发现糖类、黄酮类、生物碱类、茋类、萜类、苯酚类和甾醇等化合物,具有抗菌、抗癌、抗炎、抗病毒等功能。

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某县端午药市的野生兰花:重唇石斛(Dendrobium hercoglossum)和白及(Bletilla striata


我国有着悠久的食兰历史,云南、湖南的一些少数民族地区有食兰的习惯,兰科植物也常是当地重要的药食同源植物,如高黎贡山的独龙族人采集白及Bletilla striata的假鳞茎炖肉;沧源的佤族人用耳唇兰(Otochilus porrectus)的假鳞茎蘸盐和辣椒生吃;白及(B. striata)和小白及(B. formosana)是德宏州景颇族人民喜爱的药食两用植物;囊唇山兰(Oreorchis foliosa var. Indica)在滇西北藏区是一种重要的药食同源植物;湖南江华的瑶族用重唇石斛(Dendrobium hercoglossum)煎鸡蛋等。

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我国西南地区美食:石斛花(Dendrobium moniliforme)炖鸡蛋


作为我国传统名花之一,兰花有着悠久的栽培历史和丰厚的文化内涵。兰文化是指人们基于对兰科植物各种生物学特性和生态习性的认识,将兰花的自然属性与人的品格、情操进行类比、关联,进而形成的一种社会普遍认同的观念,有很强的民族性和地域性。兰花因秀美典雅,在我国自古以来就是高雅和君子的象征。兰花的文化内涵也与我国传统哲学文化紧密相融,与文学、书法、绘画等传统审美文化密切相关。兰花常作为诗词歌赋的对象,诗人咏兰赋诗以言志,画家取兰泼墨以寓意。


兰科植物具有独特的形态特征、传粉机制、种子与共生菌的关系、进化路径等,所以拥有无可替代的科研价值。有研究发现,兰科植物在一定程度上利用或欺骗共生真菌为其提供养分,而共生真菌不能从兰科植物中获取任何利益,属于“偏惠共生”。随着全基因组测序技术的发展,兰科植物功能基因组的研究成为热点。深圳市兰科植物保护研究中心等单位的科学家们完成了小兰屿蝴蝶兰[Phalaenopsis equestris (Schauer) Reichb.]全基因组测序,这是世界上第一个兰科和景天酸代谢植物的基因组。


但是,兰科植物的多元价值及国人对兰花的喜爱,致使国内针对野生兰科植物的非法采集严重、交易猖獗,加之兰花本身对生境要求苛刻,天然繁衍困难,以及部分种类自身的遗传多样性贫乏,导致其野生资源濒危情况十分严重,是被子植物中受威胁种数最多的科。

2021年,新调整后的《国家重点保护野生植物名录》纳入了23349种兰科植物;现有千余种兰花位于国家级自然保护区内。已有研究也提出了许多保护措施,如继续摸清兰科资源家底和分布情况并持续更新、大力开展科普宣教工作、加强人工育种和人工栽培等,其中不乏如恢复友好型栽培模式(restoration-friendly cultivation model)、保护引入(conservation introduction)等新的保护方法,有待深入探索和实践。

福建省亚热带植物所内人工繁育的铁皮石斛(Dendrobium officinale


总而言之,虽然我国兰科植物种类丰富,利用历史悠久,但当前保护形势严峻,资源也存在很大的开发利用空间。在保护方面,我国丰厚的兰文化将国人与兰科植物这一生物资源紧密相连,对兰文化的深入理解将是建立人与植物之间良性互惠关系的纽带。因此把握好兰科植物和相关文化这组关系,重视兰文化的挖掘、梳理、弘扬和传承,是保护兰科植物多样性的必要措施,也是我国生态文明建设的重要内容。在资源开发利用方面,可以通过民族植物学手段研究民族民间药用、食用兰科植物的习惯、文化、历史等,并以其为线索,通过植物化学、食品化学等方法分析药用和食用兰科植物资源,开展营养成分、加工方式、药用和食用储藏方法、药理作用或保健养生等方面的研究,进一步明确其药食价值,对开发现代药食新品种和维系兰科植物这一珍稀类群的可持续利用有着重要意义。


近日,以上研究结果以“中国野生兰科植物资源与保护利用现状”为题在中文核心期刊《中国生物工程杂志》发表(DOI10.13523/j.cb.2209047)。民族地区生态环境国家民委重点实验室为第一署名单位,中央民族大学硕士研究生张晴为第一作者,实验室主任龙春林教授为通讯作者,中国科学院植物研究所硕士研究生王翰臣、中央民族大学博士研究生程卓以及深圳市兰科植物保护研究中心王美娜主任和李利强主任为共同作者。

感谢中国科学院植物研究所、中国科学院昆明植物研究所、中央民族大学、等单位有关专家在文章写作过程中予以的支持。文章得到了国家自然科学基金(3176114300131870316)、生态环境部生物多样性调查评估项目(2019HJ2096001006)、深圳市濒危兰科植物保护与利用重点实验室项目(OU202102)、云南高黎贡山国家级自然保护区保山管护局项目(GBP-2022-01)和中央民族大学自主课题(2020MDJC032022ZDPY102022GJAQ04)的资助。

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