刘财国,李周岐,彭少兵,贾小明
(1. 陕西石泉国兰科技有限公司,陕西 石泉 725200;2. 西北农林科技大学林学院,陕西 杨凌 712100)
兰科(Orchidaceae)植物作为“梅兰竹菊”四君子中的一员,在我国栽培历史悠久,自古以来深入中国历史文化,深受喜爱[1],作为单子叶植物第一大科,分布范围极广,在热带及亚热带地区均有分布,温带地区也分布有少数种类,种类繁多,世界范围约有700多属20 000多种,我国有173属1 240种,分别占世界总属数21.76%和总种数7.08% ,以西南、华南及台湾省最多。陕西省位于我国中部,东西较窄,南北较长、延伸达800 km以上,南北气候差异较大,不但植物资源丰富(种子植物4 600余种,约占全国总种数18%),还是我国北方地区兰科植物分布较集中的省份之一,有95种[2],约占陕西种子植物总数的1/50,因此,陕西野生兰科植物资源状况研究对陕西省乃至全国野生兰科植物具有重要意义[3]。
自然界中,具有较高的观赏及开发价值的野生兰科植物未能受到完全有效保护,人类无节制开发加之生态环境恶化,野生资源已遭受严重破坏和威胁,多已成为珍稀濒危物种。 同时,在自然生境中,受高山峡谷等各种地形地势影响, 兰花分布范围狭窄,资源总量有限,加之其种子发育不全,野生兰花自我繁殖力很差,极易因人为过度采挖而面临灭绝的危险。由于近几年人们对秦岭野生兰科植物的私挖滥采,以及对其生境的破坏,使野生兰科植物的生存状态岌岌可危,如果再不采取强有力的措施,将导致多数野生兰科物种的灭绝[3]。因此,为了有效地保护野生兰花资源,所有的兰科植物均被列入《野生动植物濒危物种国际贸易公约》的保护范围,占该公约应保护植物种数的90%以上。在我国,兰科植物也被列入了第二批国家重点保护野生植物名录[4],野生兰科植物的保护应当引起全社会的重视。
据现有资料,陕西省野生兰科植物有41属95种,主要分布在秦岭、巴山、关山和黄桥林区,作为主要典型林下物种,生长、分布与森林密不可分。气候湿润、雨量充沛,有一定荫蔽及较丰富腐殖质的林区具备多数兰科植物生存的必要条件,另外一些树木也是某些附生兰科植物的寄主。
陕西野生兰花资源以耐寒的蕙兰、春兰种类为主,这2个种分布在秦巴山区,涉及汉中、安康、商洛、宝鸡四个市的30多个县1 000多个乡镇,分布面积约6万平方千米。秦岭南麓山林中,春兰和蕙兰广泛分布。目前陕西境内野生兰科植物资源面临较大威胁,境内尤其秦岭山区相继发现一些花形、花色奇特、市场售价奇高的生态型,导致盗挖秦岭野生兰花一度泛滥,兰花资源遭受严重破坏,一些种类濒临灭绝。另外气候及生态环境变化,导致野生兰科植物本就狭窄的生境逐渐消失。与组培体系成熟的其他经济植物相比,兰科植物的繁殖体系尚不完善,很多种类仍然依赖野生资源引种驯化及分株繁殖[5]。
查阅相关植物志与图鉴[2,6-7],陕西境内野生种兰科植物41属95种中,陕南分布92种,关中分布21种,陕北分布15种。75种兰科植物仅分布于陕南地区,其中西藏杓兰(Cypripediumtibeticum)、太白山鸟巢兰(Neottiataibaishanensis)、河北红门兰(Orchistschiliensis)、二叶红门兰(O.diantha)、北方红门兰(O.roborovskii)、小花舌唇兰(Platantheraminutiflora)、西南手参(Gymnadeniaorchidis)、兜蕊兰(Androcorysophioglossoides)、剑唇兜蕊兰(A.pugioniformis)、粉叶玉凤兰(Habenariaglaucifolia)、四川玉凤兰(H.szechuanica)、裂唇虎舌兰(Epipogiumaphyllum)、筒距兰(Tipulariaszechuanica)、珊瑚兰(Corallorhizatrifida)等14种兰科植物在陕西仅分布于太白县,对叶兰(N.puberula)、巨唇对叶兰(N.chenii)、大花斑叶兰(Goodyerabiflora)、全唇兰(Myrmechischinensis)、粗距舌喙兰(Hemipiliacrassicalcarata)、一花无柱兰(Amitostigmamonanthum)、长叶山兰(Oreorchisfargesii)、华西蝴蝶兰(Phalaenopsiswilsonii)、铁皮石斛(Dendrobiumofficinale)等9种兰科植物在陕西仅分布于佛坪;大叶杓兰(Cypripediumfasciolatum)和独兰花(Changnieiaamoena)仅分布于陕西最南部的镇坪县和平利县,这也是其分布范围的北界;裂瓣角盘兰(Herminiumalaschanicum)仅分布在陕北地区的吴旗县。12种兰科植物在陕南至陕北均广泛分布,其中绶草(Spiranthessinensis)是这12种中分布区县最多的一种,北至榆林,南达镇坪,南北19个县(区),且遍及全国各省;8种兰科植物在陕南、关中均有分布。
由此可知,陕西省大多数兰科植物集中分布于陕南,占全省总种数75.79%,尤其是秦岭山区和大巴山区种类分布颇多,而渭河以北的关中平原、黄土高原及长城沿线风沙区分布种类极其匮乏,保护林地生态环境对兰科及其他野生植物资源都有很重要的意义。
从海拔分布分析,海拔500 m以下兰科植物有3种,海拔500~1 500 m兰科植物48种,海拔1 500~2 500 m兰科植物45种,海拔2 500~3 500 m兰科植物30种,海拔3 500 m 以上仅2种。其中,生长分布海拔最低的为绶草,绶草生长海拔范围最低可至海拔400 m左右的山坡林下、灌丛下、草地或河滩沼泽草甸中。剑唇兜蕊兰则是分布海拔最高的,分布于海拔3 200~3 500 m冷杉林下或高山灌丛及草甸中。毛杓兰(Cypripediumfranchetii)与天麻(Gastrodiaelata)是陕西境内分布海拔范围最广的种,前者生于海拔400 ~2 500 m疏林下、林中空地及林缘等,后者分布海拔范围更广,可生于海拔1 500~3 400 m疏林下、灌木林中湿润、腐殖质丰富和排水良好的地段,也见于湿润草坡上。河南卷瓣兰(Bulbophyllumhennanense)与硬叶山兰(Oreorchisnana)是狭窄分布海拔的代表,其海拔范围仅300 m,体现了兰科资源生境的狭窄和条件的严苛。
兰科植物可以分为地生型[8]和附生型两种主要生态类型,陕西省野生兰科植物地生型69种、占 72.63% ,附生型26种、占27.37%。地生型兰科植物的生态环境条件主要为:阴湿常绿阔叶林下,林下林缘山坡草丛,密林下溪边或阴湿路边、沟边及阴湿岩石上、林下草地草丛;附生型兰科植物的生态环境条件主要为:山谷阴湿的树干和岩石上。特殊的城口卷瓣兰(Bulbophyllumchondriophorum)仅生于海拔约1 200 m 的山坡疏林中树干上,铁皮石斛仅生长于海拔1 600 m 的山地半阴湿岩石上。
陕西野生兰科植物由于生物学特性、环境条件变化、人为破采挖坏等因素,种群数量不同,分布范围有差异,受危状况不同。为做好保护工作,结合种群数量、生存环境、受威胁的状况,陕西野生兰科植物分为2种不同保护等级:重点保护种类和一般保护种类。
重点保护种类29种,要特别注意保护,它们是蕙兰、春兰、西藏杓兰、太白山鸟巢兰、河北红门兰、二叶红门兰、北方红门兰、小花舌唇兰、西南手参、兜蕊兰、剑唇兜蕊兰、粉叶玉凤兰、四川玉凤兰、裂唇虎舌兰、筒距兰、珊瑚兰、对叶兰、巨唇对叶兰、大花斑叶兰、全唇兰、粗距舌喙兰、一花无柱兰、长叶山兰、华西蝴蝶兰、铁皮石斛、裂瓣角盘兰、城口卷瓣兰、河南卷瓣兰、硬叶山兰。其它66种为一般保护种类,其保护也应引起重视。
陕西省野生兰科植物许多种类具有很高的观赏和科研价值,蕴藏着丰富的遗传资源,是兰花育种的重要种质。一些种类受自然环境改变和人为活动的干扰,野生资源已遭受严重威胁。必须进行科学有效保护,保护和开发并举。
保护珍稀植物最有效的方法就是建立自然保护区,避免人为破坏。建立兰科植物自然保护区,重视就地保护工作,保护和修复野生兰科植物集中分布区生境,禁止采挖,以确保陕西省兰花种质基因库的完整性,也可在生境狭窄的地域建立自然保护小区[9],陕西省29种野生兰科重点保护植物可考虑就地保护,在主要分布地太白、佛坪等建立保护区或小区。
建立兰科资源种质保存基地,开展迁地保护,补充就地保护,发挥迁地保护与地区性优势的重要作用。陕西境内自然保护区众多,尤其地处秦巴山区的保护区,与陕西省大多数野生兰科分布范围重叠、互补,既有利于就地保护,也有利于迁地保护。对于一些分布广、适应性强、引种易成功的种类可就地建立野生观赏植物园[10],保护与开发相结合,以开发促保护,如地处秦巴腹地的安康市石泉县就有建立迁地保护园的优势和条件。
建立野生兰科资源繁殖基地,开展繁育技术研究,对野生兰科资源保护意义重大。兰科植物繁育主要有分株、播种、组织培养等方法,技术研发方向主要是提高分株繁殖效率、建立组培快速繁殖体系、提高结实率和发芽率等。
2.2.1 研究组织培养快繁技术 组织培养等无性繁殖是解决目前市场兰花需求旺盛,野生兰花资源亟需保护的最有效方式之一。至今,组织培养技术成熟、可达到快速繁殖的兰花植物已有70属,一些种类尤其是外来种类(品种)实现工厂化组织培养快繁,如卡特兰、蝴蝶兰、大花蕙兰、石斛、万代兰、虎头兰等,一些国兰也在组织培养技术研究方面取得成功[11],如春兰、蕙兰、墨兰、建兰、寒兰等。在基础研究方面,有人还建立了适合于春兰的遗传转化体系[12]。
2.2.2 优化传统繁殖技术 种子、分株等传统繁殖技术也应给予足够重视。兰科植物种子体积小,无法贮存充足养分,自然条件下,完全依靠菌根真菌为其提供养分以支持种子萌发[13]。因此,野生兰科植物种子繁殖技术研究也是今后的一个重要方向,也就是探究野生兰科植物与共生真菌的关系,通过共生真菌促进种子萌发和幼苗生长。
2.2.3 调查驯化野生优良种质资源 野生兰科资源稀缺,对其驯化和扩繁至关重要。建立系统人工驯化体系,选择与野生种生境相似、交通方便的驯化基地,制定拓展野生兰花资源开发利用途径的规划,将驯化扩繁的兰花一方面用于补充自然种群,另一方面可以推向市场,在兰花资源保护和利用中发挥重要作用。
2.2.4 采用新技术选育新品种 传统兰花育种仅依靠个体变异,十分不稳定。利用杂交育种、诱变育种、基因工程技术等方式可以提高野生兰科植物育种效率。为了保护野生兰科植物的多样性,可以野生兰科植物为材料,在分子标记技术支持下,构建兰科植物基因多态性图谱及亲缘关系图谱,为野生兰花系统演化研究、培育新品种奠定资源基础,同时还可以发现重要优秀种质资源,并为其利用提供技术支持。