極小種群野生植物白花兜蘭研究進展

里雨桐，唐鳳鸞，孫菲菲，趙 健

(1.廣西壯族自治區(qū)中國科學院廣西植物研究所，廣西 桂林 541006； 2.桂林醫(yī)學院藥學院，廣西 桂林 541004)

白花兜蘭(PaphiopedilumemersoniiKoopowitz & P. J. Cribb)為蘭科(Orchidaceae)兜蘭屬多年生半附生或地生植物，為我國特有種，國家1級保護植物，僅分布于廣西環(huán)江和貴州荔波的喀斯特疏林下巖石上，范圍狹窄、生境脆弱。白花兜蘭是眾多蘭科植物中少數(shù)幾個即開白花又具香味的品種之一，在雜交育種中站有重要地位[1]，花朵碩大、花型奇特、顏色清純亮白，是兜蘭屬植物中為數(shù)不多的花香型品種，具有非常高的觀賞價值。最早Koopowitz于1986年在《Orchid Advocate》[2]上發(fā)表，白花兜蘭發(fā)現(xiàn)和研究歷史較短。本研究通過對查閱現(xiàn)有文獻及網絡資源數(shù)據(jù)庫進行分析歸納和整理，從分類學地位、形態(tài)特征、產地生境、標本記錄及人工繁育等方面進行概述，旨在為白花兜蘭的后續(xù)研究、資源保護及開發(fā)利用提供參考。

1 分類學地位

蘭科(Orchidaceae)是單子葉植物綱(Monocotyledoneae)中高度雜交演化的科，約含700屬20000多種(包括亞種及變型)。1999年白花兜蘭被收錄于《中國植物志》中蘭科(Orchidaceae)杓蘭亞科(Subfam. Cypripedioideae)兜蘭屬(Paphiopedilum)寬瓣亞屬(Subgen.Brachypetalum)[3]。Chung等[4]對白花兜蘭及20種同屬植物采用隨機擴增多態(tài)性DNA標記(Random amplified polymorphic DNA，RAPD)進行UPGMA聚類分析(Unweighted pair-group method with arithmetic means)得到兜蘭屬種間親緣關系的系統(tǒng)發(fā)育信息，結果表明白花兜蘭與同屬麻栗坡兜蘭(Paphiopedilummalipoense)的親緣關系最為接近，且與形態(tài)學分類結果吻合。白瑞等[5]基于蘭科植物中33個品種的葉綠體 rRNA ITS(Ribosomal RNA internal transcribed spacer)序列分析，支持把白花兜蘭歸并于兜蘭屬植物，初步完善了白花兜蘭系統(tǒng)發(fā)育關系。Chung等[6]采用rRNA ITS序列對白花兜蘭與長須兜蘭(Paphiopedilumsanderianum)進行種間或種內水平上的鑒定和分化，其區(qū)域分析顯示ITS1、ITS2和5.8S區(qū)的長度分別為382～428 bp、207～215 bp和170 bp，ITS位點(包括5.8S區(qū))的同源性為75.9%，顯示了白花兜蘭種間雜交種獨特的系統(tǒng)發(fā)育地位。Zhang等[7]根據(jù)形態(tài)學分類發(fā)現(xiàn)白花兜蘭葉表面上不存在網格點的特征，區(qū)別了寬瓣亞屬(Subgen.Brachypetalum)與兜蘭屬(Paphiopedilum)中其他亞屬。

2 形態(tài)特征

白花兜蘭為多年生半附生或地生常綠植物，株高約5 cm，莖短小，常包于二列的葉基內。葉片革質較厚，卵形，長13～17 cm，寬3.0～3.3 cm，先端近尖，基部為葉柄狀對折套疊有紫紅色斑點?；ㄐ蚪绷ⅲ皇枞崦?，頂生，單或多花；花苞片為黃綠色，長約3.8 cm；花大，白色，艷麗，有時帶淡紫色色暈，唇瓣為淡黃色暈；被萼較大邊緣下彎，側生萼片常融合為寬橢圓形合萼片，長寬均為4.5 ～ 4.8 cm?；ò晷螤罡鳟悾鼒A形至寬橢圓形，長約6 cm，寬約5 cm；唇部深厚膨大為球狀或卵球狀，長約3.5 cm，寬3 cm，基部狹窄具短爪，囊口近圓形，囊底具毛；柱短，上有頂生退化雄蕊，下面有柱頭，長約 2 cm，寬約 1 cm；花粉粉狀或粘性；果實為蒴果[8-13]。植株形態(tài)見圖1和圖2。

3 產地生境及標本記錄

白花兜蘭因其特殊的生長環(huán)境，自然分布極少，僅存于廣西木論國家級自然保護區(qū)和貴州茂蘭國家級自然保護區(qū)，共13個居群，586株，地理坐標為東經107°52′10″～108°50′40″，北緯25°06′02″～ 25°20′50″，海拔430～1000 m。白花兜蘭生長于喀斯特地區(qū)峰叢漏斗和錐峰林上的常綠闊葉混交林下的狹窄巖石縫隙中，巖石裸露面積大，土壤稀少，生長環(huán)境惡劣[14]。通過對群落周圍環(huán)境的研究分析，發(fā)現(xiàn)白花兜蘭喜陰濕，伴生群落分為喬木、灌木及草本三層見表1，廣西鳶尾蘭(Oberoniakwangsiensis)及同屬植物小葉兜蘭(Paphiopedilumbarbigerum)為其主要伴生種[15-16]。NSII(National specimen information iInfrastructure，NSII)中查詢標本僅記錄一份，收藏于中南林業(yè)科技大學林學院森林植物標本館，館藏條碼為CSFI060495，進一步證實了“植物大熊貓”白花兜蘭的稀有程度。

圖1 白花兜蘭野生植株Fig.1 Wild plants of P. emersonii

圖2 白花兜蘭開花植株Fig.2 Flowering plants of P. emersonii

表1 白花兜蘭群落伴生植物

續(xù)表1 白花兜蘭群落伴生植物Table 1 Concomitant plant of P. emersonii community

4 人工繁育

白花兜蘭具有極高的觀賞價值，但對自然環(huán)境要求苛刻，加上近年來人為開荒及盜采等因素，導致白花兜蘭資源嚴重破壞，瀕臨滅絕。因此科研人員對白花兜蘭的人工培育做了大量研究，發(fā)現(xiàn)影響其種子無菌萌發(fā)的主要因素為植物生長調節(jié)劑、有機添加物及培養(yǎng)基中鹽濃度[17-18]，此外添加活性炭有利于種子萌發(fā)和幼苗生長，原因可能是活性炭為種子萌發(fā)提供了模擬黑暗環(huán)境以及吸附了萌發(fā)過程中產生的有害物質。王蓮輝[19]、田凡[20]、張梅[21]和楊利平[22]等先后對白花兜蘭種子無菌萌發(fā)及組織培養(yǎng)進行研究，發(fā)現(xiàn)萌發(fā)最適培養(yǎng)基為：1/2 MS+椰乳100 mL/L+蔗糖2.0%+瓊脂0.6%，生根最佳培養(yǎng)基為:1/2 MS+IBA 0.2 mg/L + 活性炭2 g/L+蔗糖2.0 %+瓊脂0.6%。中國知網專利數(shù)據(jù)庫檢索出自1986年發(fā)現(xiàn)白花兜蘭以來相關專利共10項，主要集中于繁育和種植領域見表 2，佐證了其自然資源的稀缺和高度的開發(fā)利用價值。

表2 白花兜蘭相關專利Table 2 Related patents of P. emersonii community

續(xù)表2 白花兜蘭相關專利Table 2 Related patents of P. emersonii community

5 總結與展望

白花兜蘭為極小種群野生植物。白花兜蘭因花朵碩大、花型奇特、顏色清純亮白、帶花香等特點而具有非常高的觀賞價值，被奉為兜蘭精品，被賦予“仙履”、“女神的拖鞋”等美稱。科研工作者對白花兜蘭的研究主要集中在分類學地位、形態(tài)、雜交育種、保護遺傳學、引種等方面，但在遷地保護和引種馴化以及藥用價值研究方面有待加強。

在遷地保護和引種馴化方面，需要通過分子標記技術進行遺傳多樣性分析，解決野生資源保護、引種群體規(guī)模、引種群體基因組成和結構問題，制訂科學合理的采樣策略；需要開展植物營養(yǎng)學研究，選擇配制適宜的栽培基質，并營造符合生長發(fā)育的環(huán)境條件，解決引種馴化的栽培基質、環(huán)境和營養(yǎng)管理問題；需要進行種子萌發(fā)和幼苗繁殖研究，能快速批量培育高品質白花兜蘭種苗，解決其人工栽培和引種回歸中的種源瓶頸和繁殖技術問題。

白花兜蘭在藥用價值方面研究匱乏。筆者對蘭科其他物種的化學成分、藥理活性分析發(fā)現(xiàn)，分離得到的菲類、酯類、聯(lián)苯類、黃酮、甾體、醛類、多糖及生物堿類化合物中很多具有明確的藥理活性，如抗炎、抗病毒、抗氧化、降血糖、降血脂、增強機體免疫力、促進血液循環(huán)等作用[23-28]，推測開展白花兜蘭藥用價值研究具有一定前景，白花兜蘭的化學成分研究對白花兜蘭資源的保護和開發(fā)利用具有重要意義。