蘭科地寶蘭屬植物研究進(jìn)展*

許愛祝，柴勝豐，韋 霄**

(1.桂林理工大學(xué)旅游與風(fēng)景園林學(xué)院，廣西桂林 541006;2.廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院廣西植物研究所，廣西桂林 541006)

蘭科(Orchidaceae)為被子植物大科之一，多數(shù)蘭科植物都具有觀賞與藥用價值。根據(jù)生長條件的不同，蘭科植物分為地生蘭、附生蘭、腐生蘭及攀緣藤本等不同生活型[1]。在我國《全國野生動植物保護(hù)及自然保護(hù)區(qū)建設(shè)工程總體規(guī)劃》(2001-2030年)中，已把蘭科植物列為15大重點保護(hù)野生動植物之一，成為其中2大類重點保護(hù)野生植物之一，蘭科植物的保護(hù)日益受到重視[2]。地寶蘭屬(GeodorumG.Jacks.)是蘭科植物中一個小屬，具有一定的藥用和觀賞等價值[3]。其中，地寶蘭[G.densiflorum(Lam.) Schltr.]和多花地寶蘭[G.recurvum(Roxb.) Alston]均有栽培，具有較高的園藝應(yīng)用價值；貴州地寶蘭(G.eulophioidesSchltr.)屬于地寶蘭屬中的極度瀕危種，觀賞價值亦較高。地寶蘭屬植物屬于地生生活型，主要分布于亞洲熱帶地區(qū)、澳大利亞和太平洋島嶼。一般來說，熱帶地區(qū)和南亞熱帶地區(qū)的蘭科植物多為附生生活型和腐生生活型，地生生活型相對較少，因此地生生活型地寶蘭屬植物具有較高的科學(xué)價值和保育價值。與其他植物一樣，開展地寶蘭屬植物的研究和保育工作，需要對其生物學(xué)特性、居群生態(tài)學(xué)、繁殖生物學(xué)等方面進(jìn)行綜合研究[4]。

本文對近些年來地寶蘭屬植物的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，闡述地寶蘭屬植物瀕危的主要原因、染色體和胚胎學(xué)研究、繁殖技術(shù)、植物與特定真菌的共生關(guān)系、傳粉生物學(xué)、遺傳多樣性研究與保護(hù)、活性成分與藥用價值等方面的內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出有關(guān)地寶蘭屬植物研究的建議：開展植物資源狀況系統(tǒng)調(diào)查研究，以掌握該屬植物的詳細(xì)分布情況、生境狀況、形態(tài)特征和生長動態(tài)等；加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)建設(shè)與管理，提高人們的保護(hù)意識，確保植物得到有效保護(hù)；加強(qiáng)科學(xué)研究，充分開展系統(tǒng)研究，了解植物各個方面的屬性。了解地寶蘭屬植物的研究進(jìn)展，掌握其發(fā)展動態(tài)，可為制定地寶蘭屬植物的保護(hù)策略和開展相關(guān)研究工作提供參考依據(jù)。

1 地寶蘭屬植物的資源狀況、地理分布及生境特征

1.1 地寶蘭屬植物的資源概況

蘭花在我國早有記載，具有觀賞、藥用和食用等用途[5]。蘭科植物在熱帶地區(qū)分布十分廣泛，卻多為珍稀瀕危植物，所有的蘭科植物都被列入《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》[6]，在生物多樣性保護(hù)中備受關(guān)注。此外，2021年野生蘭科植物迎來新的關(guān)注高度——292 種蘭科植物被列入《國家重點保護(hù)野生植物名錄》[7]。地寶蘭屬為蘭科地生草本植物，具有塊狀假鱗莖或球莖狀，位于地面以下或半露于地面以上，多個假鱗莖或球莖相互連接，有節(jié)。葉數(shù)枚，橢圓形、狹橢圓形或長圓狀披針形；葉柄通常套疊形成假莖，有關(guān)節(jié)?；ㄍ闹仓昊壳手邪l(fā)出，與葉等長或長于葉，頂端形成總狀花序?？偁罨ㄐ蚋┐?，具有較密集的花。花中等大小，白色或玫瑰紅色。唇瓣通常不分裂或三裂，無明顯長距。全屬約10種，分布于亞洲熱帶地區(qū)、澳大利亞和太平洋島嶼[8]。我國現(xiàn)存的5種地寶蘭屬植物分別為地寶蘭、大花地寶蘭(G.attenuatumGriff.)、多花地寶蘭、美麗地寶蘭(G.pulchellumRidl.)和貴州地寶蘭[9]。

廣西擁有地寶蘭、貴州地寶蘭和多花地寶蘭3種地寶蘭屬植物，在廣西雅長蘭科植物國家級自然保護(hù)區(qū)(以下簡稱“雅長保護(hù)區(qū)”)內(nèi)均有分布[10]，該保護(hù)區(qū)是我國第一個以蘭科植物為保護(hù)對象的國家級自然保護(hù)區(qū)[11]。由于人為和生境破壞的影響，地寶蘭屬植物在野外的數(shù)量十分有限，其中貴州地寶蘭被世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)列為極度瀕危物種。貴州地寶蘭由德國植物分類學(xué)家 Schlechter 于 1921 年在貴州省羅甸縣首次發(fā)現(xiàn)并命名，此后銷聲匿跡，直至2004年才在雅長保護(hù)區(qū)發(fā)現(xiàn)其蹤跡，但其種群數(shù)量不超過400個基株[12]。在貴州省晴隆縣、六枝特區(qū)、關(guān)嶺縣以及花江大峽谷等北盤江流域的10余處區(qū)域發(fā)現(xiàn)有貴州地寶蘭植株，加上模式產(chǎn)地羅甸縣和往年在牂牁江區(qū)域所發(fā)現(xiàn)的居群[13，14]，至此貴州省共17個分布區(qū)域，而北盤江的中部區(qū)域是貴州地寶蘭在該省已知的主要分布地點。貴州地寶蘭各個居群資源數(shù)量差異大，且分布零散，彼此孤立，種群處于極危狀態(tài)。相比于多花地寶蘭和貴州地寶蘭，地寶蘭是一個變異較大的廣布種，對環(huán)境的選擇性比較大，這也是其分布較為廣泛的原因。大花地寶蘭分布于云南和海南兩省，而美麗地寶蘭僅在云南有分布，目前幾乎沒有相關(guān)研究涉及這兩個種，需要進(jìn)一步深入調(diào)查研究。

1.2 地寶蘭屬植物的地理分布與生境特征

我國地寶蘭屬植物主要分布于華南和西南地區(qū)，熱帶成分所占比例較高，也有向溫帶過渡的特點。地寶蘭屬植物中的貴州地寶蘭僅見于貴州、廣西和云南三省區(qū)，主要分布于雅長保護(hù)區(qū)，位于106°11′30.1″-106°16′47.0″E，24°42′18.2″-24°51′13.9″N。目前，由于受到人為活動破壞及生境斑塊的影響，在雅長保護(hù)區(qū)內(nèi)的分布僅限于海拔500 m、大小100 m×100 m的坡地內(nèi)[15]。從分布的地形地貌類型來看，貴州地寶蘭在貴州省主要分布在喀斯特山地中，除部分地區(qū)巖石裸露率僅為15%以外，其余居群所在分布區(qū)域巖石裸露率都在50%以上[12]，海拔610-975 m，生態(tài)環(huán)境破壞和退化的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。地寶蘭屬植物在中國的分布情況如表1所示。

表1 5種地寶蘭屬植物在中國的分布情況

地寶蘭屬植物對環(huán)境有一定的要求，主要生長在低海拔地區(qū)。貴州地寶蘭只適應(yīng)于海拔較低的生境且溫度稍微干旱的氣候，生于海拔600 m溪谷陡峭稀疏灌叢地段的石縫土中[13]，適合生長于pH值為4.6-6.5的微酸性土及酸性土中。地寶蘭主要生于疏林下、溪旁、草坡，海拔1 500 m以下，適合氣溫為16-26℃，喜中等光照或全光照。多花地寶蘭可見于林下、灌叢中或林緣，海拔500-900 m。大花地寶蘭生于林緣，海拔800 m以下。美麗地寶蘭生于草地上，海拔400-1 400 m。地寶蘭屬植物生活環(huán)境與地生蘭一致，普遍為具有砂礫、富含有機(jī)質(zhì)、土質(zhì)松軟的沙壤環(huán)境，自然條件下需要共生菌才能萌發(fā)，發(fā)芽率較低；冬季生長受抑制，地上部分基本死亡，春季地下塊莖發(fā)芽繁殖。地寶蘭屬植物的生存繁衍需要特定的生境條件，對生長環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)依賴性較強(qiáng)，使得該屬分布十分有限。

2 地寶蘭屬植物相關(guān)研究概況

我國蘭科植物分類和系統(tǒng)學(xué)研究的奠基者是唐進(jìn)、汪發(fā)纘兩位教授，研究始于20世紀(jì)30年代，而有關(guān)我國地寶蘭屬植物的研究更晚。查閱資料可知，國內(nèi)外地寶蘭屬植物的相關(guān)研究較少，相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表時間多集中在1993-2021年，其中關(guān)于地寶蘭和貴州地寶蘭研究內(nèi)容較其他3種多，研究內(nèi)容主要集中在瀕危原因[12,16-23]、胚胎學(xué)[24]、繁殖技術(shù)[25-30]、菌根真菌[31]、遺傳多樣性[17]等方面。

2.1 瀕危原因

2.1.1 繁育機(jī)制的限制

馮昌林等[12]研究發(fā)現(xiàn)，地寶蘭、多花地寶蘭與貴州地寶蘭可以不借助外力進(jìn)行自花授粉并結(jié)果，但地寶蘭與多花地寶蘭的結(jié)實率較高，而貴州地寶蘭結(jié)實率極低，幼苗少，這與魏海燕等[16]的研究結(jié)果一致。此外，Lin等[17]研究表明能有效對地寶蘭屬植物進(jìn)行傳粉的傳粉者數(shù)量、種類少，而且認(rèn)為地寶蘭屬植物雖然可以自交，但是其平均自然結(jié)實率比其他自交系蘭花低，尤其是貴州地寶蘭，其自主自交能力比其他地寶蘭屬更低。因此，貴州地寶蘭傳粉者數(shù)量種類有限、自交能力低使得其果實和種子產(chǎn)量低；同時蘭科種子極小、胚胎發(fā)育不完全、生境條件等在一定程度上限制其繁殖，導(dǎo)致貴州地寶蘭繁殖能力低下，而繁殖能力低是物種瀕危的重要原因之一[18]。

2.1.2 種間競爭能力低

地寶蘭屬在種間競爭中處于劣勢，極易受到外界的影響。詹孝慈[19]研究表明，貴州地寶蘭在紫莖澤蘭(AgeratinaadenophoraSpreng)入侵時遭到嚴(yán)重威脅。Nurfadilah[20]在研究地寶蘭種群結(jié)構(gòu)與棲息地干擾、植被特征時發(fā)現(xiàn)：(1)在受干擾的生境(即有外來物種入侵)中沒有地寶蘭的幼苗；(2)在燒毀的生境和未受干擾的生境中幾乎沒有草，這使得地寶蘭在這類生境中得以繁殖。因此進(jìn)行除草或者有管理的燃燒，有助于其種群的擴(kuò)大和生存。地寶蘭屬植物在空間利用上占劣勢，一旦生存環(huán)境變化將有可能導(dǎo)致其棲息地喪失，如曹洪麟等[21]發(fā)現(xiàn)當(dāng)上層樹木遭到破壞、光照增強(qiáng)時，飛機(jī)草(Chromolaenaodorata)大量繁殖，致使地寶蘭屬植物數(shù)量減少，不利于種群發(fā)展，甚至因為棲息地被占領(lǐng)而面臨瀕危甚至滅絕。

2.1.3 人畜干擾破壞，保護(hù)力度不夠

人畜干擾和破壞導(dǎo)致地寶蘭屬植物種群更新不良。農(nóng)戶養(yǎng)殖的家畜野外放牧卻無人看管，導(dǎo)致雅長林區(qū)內(nèi)馬、牛、羊滿山放養(yǎng)，對林區(qū)地寶蘭屬等地生蘭類蘭科植物危害極大，有的葉子甚至被咬光[22]。人類耕作、亂砍濫伐、放火燒山等頻繁的人畜干擾對貴州地寶蘭分布區(qū)的地寶蘭屬植物及其生境造成嚴(yán)重威脅[16]。李大程等[23]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蘭科植物受到不同程度破壞的主要因素有資源過度利用、生境破壞、氣候變化及保護(hù)不力，其中地寶蘭屬受威脅的主要原因是保護(hù)力度不足、生境遭到破壞、保護(hù)區(qū)域覆蓋不全、保護(hù)與經(jīng)濟(jì)利益發(fā)展相沖突。

2.2 染色體及胚胎學(xué)研究

確定地寶蘭屬植物的染色體數(shù)目和核型可為研究該物種的遺傳變異、種間親緣關(guān)系、良種培育及馴化等提供有價值的參考。鄧小果等[32]采用壓片法研究地寶蘭的染色體數(shù)和核型，得到地寶蘭的染色體數(shù)目2n=54，核型分類為2C型(為比較對稱的核型)，屬于小型染色體。裴艷艷等[24]采用石蠟制片法研究多花地寶蘭的胚囊和胚發(fā)育，結(jié)果顯示多花地寶蘭從授粉到胚發(fā)育停止所需時間為30 d，胚珠具有2層珠被，胚囊發(fā)育類型屬于單孢蓼型，胚發(fā)育具藜型和紫苑型兩種方式，發(fā)育過程中沒有發(fā)現(xiàn)胚乳；同時，多花地寶蘭基細(xì)胞分裂的細(xì)胞團(tuán)向多方向延長形成絨毛狀胚柄細(xì)胞，發(fā)育方式與美冠蘭(EulophiagramineaLindl.)[33]相似，胚發(fā)育的營養(yǎng)主要由絨毛狀胚柄提供。在植物系統(tǒng)演化中，單孢蓼型胚囊一般被認(rèn)為是屬于原始類型，因此推測多花地寶蘭胚囊和胚發(fā)育的過程在植物系統(tǒng)演化中較為原始，多花地寶蘭在蘭科植物系統(tǒng)分類學(xué)上屬于較為原始種。根據(jù)植物學(xué)家和進(jìn)化學(xué)家Stebbins[34]的觀點——系統(tǒng)演化上比較古老或原始的植物往往具有較對稱的核型，可推測地寶蘭同多花地寶蘭一樣屬于較為原始種，其胚囊與胚發(fā)育過程可驗證該結(jié)論，而地寶蘭屬其他種是否屬于原始類型則有待研究。

染色體及胚胎學(xué)研究均屬于地寶蘭屬植物細(xì)胞遺傳學(xué)的重要基礎(chǔ)研究內(nèi)容，除染色體數(shù)目、核型以外，還包含染色體形態(tài)、大小和染色體重排等方面。但上述研究還有諸多未完善之處，缺乏染色體標(biāo)記(如著絲粒、副染色體、端粒、染色體結(jié)構(gòu)重排、核仁組織區(qū)和常/異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)等)方面的研究內(nèi)容。蘭科植物生活環(huán)境復(fù)雜多樣[35，36]，其胚胎的發(fā)育方式可能與生長環(huán)境、進(jìn)化程度有關(guān)，為更好地保護(hù)和開發(fā)利用地寶蘭屬種質(zhì)資源，需繼續(xù)深入研究其細(xì)胞遺傳學(xué)。

2.3 繁殖技術(shù)研究

20世紀(jì)20年代初期，Knudson[37]在無菌培育環(huán)境下初次栽培出蘭花種子并發(fā)芽成功，克服了蘭花種子發(fā)芽困難的問題，標(biāo)志著此植物繁育技術(shù)的飛躍。第二次蘭花繁育技術(shù)革命發(fā)生在1960年，法國Morel使用蘭花莖頂培育出原球莖狀體，同時讓其分化為植株[38]。正確地架構(gòu)人工技術(shù)繁殖體系是促進(jìn)瀕危物種維護(hù)和合理利用生態(tài)資源的有效方式之一，其中脫離植株進(jìn)行快速繁育的手段在過去數(shù)十年都是相關(guān)行業(yè)中的重要技術(shù)，尤其是對蘭科這一類在自然界中不容易繁殖且極其珍貴的物種來說，更加是一種有效且重要的方法[39，40]。目前，對于地寶蘭屬植物的研究大多集中在離體快繁技術(shù)上，利用根狀莖、種子或側(cè)芽部位等研究地寶蘭屬植物體外繁殖技術(shù)，進(jìn)一步提高其繁殖系數(shù)，可使其得到有效保護(hù)，但是對于地寶蘭屬植物繁殖技術(shù)僅涉及地寶蘭和貴州地寶蘭。

(1)地寶蘭根狀莖繁殖研究。Sheelavantmath等[25]通過地寶蘭根狀莖切片培養(yǎng)實現(xiàn)大規(guī)模繁殖，根狀莖切片在MS培養(yǎng)基上增殖與分化效果良好，2.0 μmol/L萘乙酸(NAA)可刺激根狀莖的生長。Roy等[26]將地寶蘭的根狀莖轉(zhuǎn)接到不同處理培養(yǎng)基中，施用合適濃度的N6-芐基腺嘌呤(BAP)和NAA后，根莖的生長速度顯著提高，但后續(xù)實驗發(fā)現(xiàn)BAP可明顯抑制地寶蘭生根。李霖明等[27]研究在有光照培養(yǎng)、無光照培養(yǎng)和添加天然椰汁3種不同生長條件下地寶蘭根狀莖的增殖與分化情況，證明添加椰汁能夠有效誘導(dǎo)根狀莖發(fā)芽，馴化移栽后成活率可達(dá)80%。

(2)地寶蘭屬種子繁殖研究。胡琦敏[15]對地寶蘭種子進(jìn)行不同的無菌處理后播種，通過篩選出每個階段最優(yōu)的基本培養(yǎng)基、激素種類等誘導(dǎo)地寶蘭種子無菌萌發(fā)并形成幼苗。Bhadra等[28]對地寶蘭種子進(jìn)行無菌萌發(fā)試驗，發(fā)現(xiàn)在1/2 MS培養(yǎng)基上種子會直接形成幼苗。藍(lán)玉甜等[29]以貴州地寶蘭種子為外植體進(jìn)行無菌播種并獲得大量根狀莖，經(jīng)過根莖狀增殖培養(yǎng)、誘導(dǎo)芽分化、生根壯苗培養(yǎng)等試驗，篩選出最適合貴州地寶蘭每個階段生長的培養(yǎng)基。

(3)貴州地寶蘭側(cè)芽繁殖研究。羅玉婷等[30]探究不同培養(yǎng)基、不同植物成長調(diào)節(jié)劑對貴州地寶蘭側(cè)芽生長及生根的影響，篩選出最適宜貴州地寶蘭側(cè)芽生根的基本培養(yǎng)基是Chu′s N-6 (N6)培養(yǎng)基，其次是Gamborg′s B-5 (B5)培養(yǎng)基；最適生根的生長調(diào)節(jié)劑組合是2 mg/L細(xì)胞分裂素(BA)+2 mg/L NAA。該試驗結(jié)果雖然不適用于所有的貴州地寶蘭組培生根快繁，但是也為貴州地寶蘭的快繁提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

綜上所述，地寶蘭屬植物的離體快繁技術(shù)已有一定的研究基礎(chǔ)，能有效進(jìn)行大規(guī)模繁殖，對其資源保護(hù)具有重要作用。但地寶蘭屬植物繁殖的培養(yǎng)條件不統(tǒng)一，結(jié)果也存在差異，因此在組培快繁過程中應(yīng)該根據(jù)不同的生長情況制定合適配比的培養(yǎng)基。除此之外，芽分化少、褐化等影響地寶蘭屬植物快繁的問題仍有待解決。

2.4 菌根真菌研究

蘭科植物種子需要與土壤中的共生真菌一起才能正常萌發(fā)和分化[41-45]。孫會林等[46]從云南省不同地區(qū)、不同種類的地生蘭營養(yǎng)根中分離、純化內(nèi)生真菌，并從中篩選出能明顯促進(jìn)蘭花組培苗生長發(fā)育的優(yōu)良菌株，經(jīng)鑒定均為雙核絲核菌。Chutima等[47]將從地生蘭龍頭蘭[Pecteilissusannae(L.)Rafin.]中分離的真菌試驗于同種蘭花的萌發(fā)，結(jié)果表明其能夠大幅度地提升同種蘭花的萌發(fā)率。裔景[48]的種子萌發(fā)研究結(jié)果表明菌根真菌對紅旗兜蘭培養(yǎng)苗的生長發(fā)育有促進(jìn)作用。

張武凡[31]用單菌絲團(tuán)分離法從3種地寶蘭屬植物(地寶蘭、多花地寶蘭、貴州地寶蘭)分離得到瘤菌根菌屬(Epulorhiza)和鐮刀菌屬(Fusarium)真菌(瘤菌根菌屬真菌是蘭科植物最常見的菌根真菌，鐮刀菌屬真菌則為常見的致病真菌而非菌根真菌)，并通過分子鑒定認(rèn)為多花地寶蘭和貴州地寶蘭成年植株種對真菌選擇的專一性較強(qiáng)，而地寶蘭的專一性較弱，是其分布更廣的原因之一；另外，地寶蘭屬植物在自然環(huán)境中種群數(shù)目低、自然結(jié)實率極低，進(jìn)行人工授粉將大大提升結(jié)實率；但是，在多花地寶蘭和貴州地寶蘭原球莖菌根化試驗中，瘤菌根菌屬真菌、膠膜菌屬(Tulasnella)真菌與原球莖并未建立共生關(guān)系，可能與培養(yǎng)基的選擇或此類真菌不是其需要的共生真菌有關(guān)。

綜上所述，蘭花是真菌異養(yǎng)的植物，萌發(fā)過程中胚發(fā)育不完全，沒有胚乳[49，50]，在自然條件下發(fā)芽率十分有限，需要特定共生關(guān)系的菌根真菌為其提供碳源、礦質(zhì)營養(yǎng)才可發(fā)育成幼苗；對于真菌而言，蘭科植物可以通過光合作用為菌絲提供其需要的養(yǎng)分。然而，地寶蘭屬植物在不同的生長階段所需要的真菌有可能不一樣，如原球莖階段與幼苗階段需要的真菌不一致[51]，這一點仍待深入研究。此外，真菌與植物共生關(guān)系也要保持物質(zhì)交換平衡，當(dāng)外界環(huán)境營養(yǎng)條件豐富時，將導(dǎo)致植物優(yōu)先選擇外界營養(yǎng)物質(zhì)；當(dāng)真菌生長比植物旺盛時，將會使真菌寄生或腐生到植物上吸取養(yǎng)料，不利于植物生長。因此，研究地寶蘭屬植物組培苗生長發(fā)育與共生真菌的平衡關(guān)系，有利于實現(xiàn)菌根化育苗，提高植株成活率，是擴(kuò)大種群的有效手段，將成為地寶蘭屬植物未來研究的主要方向之一。

2.5 傳粉生物學(xué)研究

我國對蘭科植物傳粉生物學(xué)的研究相對較少，而且主要是針對附生蘭，比如臺灣獨蒜蘭(PleioneformosanaHayata)[52，53]、琴唇萬代蘭(VandaconcolorBl.ex Lindl.)[54]、兔耳蘭(CymbidiumlancifoliumHook.f.)[55]、杏黃兜蘭(PaphiopedilumarmeniacumS.C.Chen et F.Y.Liu)[56]等。僅有少數(shù)的學(xué)者對地寶蘭屬植物的傳粉生物學(xué)進(jìn)行研究，例如Lin等[17]對貴州地寶蘭的傳粉試驗研究表明，該種可以自交，但自然結(jié)實率極低；南方蘆蜂(CeratinidiacognataSmith)是貴州地寶蘭、地寶蘭和多花地寶蘭的共有傳粉者；與同區(qū)域分布的地寶蘭屬植物相比，南方蘆蜂訪問貴州地寶蘭的頻率最高，其次是多花地寶蘭，地寶蘭的訪問頻率最低，但是地寶蘭的結(jié)實率卻最高，可能是由于這3個物種的授粉者服務(wù)有限，而地寶蘭卻可以通過自主自交來突破這種限制。

上述研究發(fā)現(xiàn)，地寶蘭屬植物的訪花者很少，自然傳粉效果不理想，而傳粉者的數(shù)量及種類的減少或許是棲息地受干擾的緣故。由于地寶蘭屬植物自然結(jié)實率極低、種群數(shù)量小、特殊的生境以及人類活動對該屬的生存和保護(hù)都有極大的負(fù)面影響，在制定恢復(fù)方案時，如何保證傳粉者對其進(jìn)行長期、有效的傳粉活動值得進(jìn)一步研究。另外，也可以利用人工授粉等特殊手段提高其結(jié)實率。因此，大力開展傳粉生物學(xué)研究對于該物種保育具有重要意義。

2.6 遺傳多樣性與保護(hù)研究

針對3種地寶蘭屬植物(地寶蘭、多花地寶蘭、貴州地寶蘭)共計4個種群84個個體采用簡單重復(fù)序列(SSR)標(biāo)記法研究，利用多態(tài)性引物對貴州地寶蘭種群所有個體進(jìn)行擴(kuò)增并分析雜交后代的遺傳多樣性[57]。結(jié)果表明，18個SSR位點的平均物種水平期望雜合度(He)值和4個種群的平均種群水平He值都較高，說明貴州地寶蘭植物自身的遺傳多樣性處于較高水平；種群間遺傳分化系數(shù)(Fst)為0.111 6，表明有11.16%的遺傳變異存在于種群中；貴州地寶蘭基因流(Nm)為1.989 5，種群間的Nm較高。利用以上已開發(fā)出來的貴州地寶蘭多態(tài)性微衛(wèi)星位點在同屬內(nèi)的地寶蘭和多花地寶蘭進(jìn)行種間擴(kuò)增，可以達(dá)到很高的擴(kuò)增效率。這些微衛(wèi)星位點可以為下一步研究同片區(qū)的地寶蘭和多花地寶蘭的種群結(jié)構(gòu)分析提供參考依據(jù)，同時可以據(jù)此了解植物的瀕危原因并提出合理的保護(hù)策略。

除此之外，Wu等[58]研究貴州地寶蘭全葉綠體(cp)基因組，從鮮葉中提取總基因組DNA并對其進(jìn)行測序，序列大小為149 466 bp，cp基因組編碼177個基因，其中包括78個蛋白質(zhì)編碼基因、24個tRNAs基因和4個rRNA基因。完整的質(zhì)體基因組序列測定為貴州地寶蘭的研究提供了新的分子數(shù)據(jù)，有助于進(jìn)一步了解其進(jìn)化機(jī)制。進(jìn)一步的發(fā)育系統(tǒng)分析表明，貴州地寶蘭和美冠蘭屬親緣關(guān)系密切[58]，為該物種的遺傳育種和保護(hù)研究提供了基礎(chǔ)信息。

當(dāng)前對地寶蘭屬植物遺傳多樣性的研究比較少。遺傳多樣性研究普遍使用的方法是分子水平檢測方法，包括基因片段的直接測序和分子標(biāo)記(如RAPD、ISSR、SSR、AFLP和SNP等)。目前，對地寶蘭屬植物遺傳多樣性的研究主要采用SSR標(biāo)記法和基于葉綠體基因片段的直接測序，未見有利用其他方法的研究報道，由此可見對地寶蘭屬植物遺傳結(jié)構(gòu)及其保護(hù)方面的研究還不夠深入。從DNA 水平上可以揭示不同品種間的差異、親緣關(guān)系和遺傳物質(zhì)的交流情況等，不僅可以更深入地了解地寶蘭屬植物的瀕危原因，同時還可以利用基因工程對其進(jìn)行基因改良，比如花色、抗性等，因此加強(qiáng)地寶蘭屬植物遺傳多樣性的研究具有可行性意義。

2.7 其他研究

地寶蘭屬植物的活性成分和藥用價值也是研究熱點。用乙醇提取大花地寶蘭塊莖可以得到二糖、氧合二十烷酸、莽草酸、綠原酸、1-油酰-2-乙酰基甘油、5,6,7-三羥基黃酮等植物化學(xué)成分，而且塊莖的乙醇提取物對金黃色葡萄球菌的抑制作用最強(qiáng)，其后依次是大腸桿菌、傷寒沙門氏菌、腸炎沙門氏菌、銅綠假單胞菌和蠟樣芽孢桿菌[59]。Keerthiga等[60]從地寶蘭粉末中提取出生物堿、類固醇、黃酮類、單寧和皂甙等活性物質(zhì)，這些提取物對微生物有明顯的抗菌活性，其中對金黃色葡萄球菌的抗菌活性最高，其次是肺炎克雷伯氏菌，但地寶蘭水提取物沒有顯示出明顯的抗菌活性。

從地寶蘭根狀莖中可分離出分子質(zhì)量為(12±1) kDa的凝集素，該凝集素具有強(qiáng)凝聚作用，在pH值為5.0-9.0時凝血活性最大；在小鼠和人類紅細(xì)胞中均表現(xiàn)出凝血活性，但4-硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷對其有抑制作用；用該凝集素處理小鼠艾氏腹水癌細(xì)胞(EAC)，可以通過調(diào)節(jié)Bax蛋白、p53基因和核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的表達(dá)，誘導(dǎo)EAC凋亡或抑制生長[61]。Kabir等[62]進(jìn)一步證明地寶蘭根莖的凝集素可通過改變蛋白質(zhì)和基因表達(dá)來誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。此外，地寶蘭的假鱗莖具有一定的鎮(zhèn)痛活性[63]。

凝集素和碳水化合物的相互作用涉及多種生物學(xué)功能，包括識別、凝集、黏附、癌癥轉(zhuǎn)移、抗蟲活性、炎癥、淋巴細(xì)胞刺激、細(xì)胞生長、細(xì)菌和病毒感染等[64]，因此，地寶蘭屬植物的凝集素對病毒和細(xì)菌是否有作用還有待進(jìn)一步研究。目前對地寶蘭屬植物的成分分析和藥理方面的研究有限，比如雖然已知多花地寶蘭和地寶蘭主要的活性成分，但是還沒有詳細(xì)的研究，仍需進(jìn)一步分析多糖類、黃酮類等活性化合物。另外，地寶蘭屬植物具有鎮(zhèn)痛、抗菌、抗癌、抗氧化等藥用價值，可為后續(xù)地寶蘭屬植物的藥理學(xué)研究提供參考。

2.8 保護(hù)現(xiàn)狀

蘭科植物的生存繁衍需要特定的生境條件，對生態(tài)系統(tǒng)的依賴性很強(qiáng)[65]，極易受到生境退化和喪失的影響[41，66]，而由此引發(fā)的物種和遺傳多樣性喪失更值得重視。我國自20年代50世紀(jì)開始建立蘭科自然保護(hù)區(qū)并得到積極響應(yīng)，但仍然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，主要是因為蘭科植物極易受到人為干擾和生境退化的影響。2005年我國第一個以蘭科植物為保護(hù)對象的廣西雅長蘭科植物國家級自然保護(hù)區(qū)在廣西樂業(yè)縣黃猄洞天坑國家森林公園內(nèi)正式掛牌，保護(hù)區(qū)內(nèi)的地寶蘭屬植物得到有效保護(hù)。保護(hù)區(qū)集中力量開展蘭科植物種群動態(tài)監(jiān)測、傳粉、繁育生態(tài)學(xué)以及共生真菌等研究，而且保護(hù)區(qū)內(nèi)實施人工輔助生境方案，通過繁育幼苗使其回歸野外來擴(kuò)大蘭科植物種群。雖然近幾年來人們對地寶蘭屬植物的保護(hù)意識有所增強(qiáng)，但是仍需要更多的關(guān)注，同時加大研究力度，才能有效保護(hù)地寶蘭屬植物的物種多樣性并挖掘更多的資源價值。

3 展望

綜上所述，目前有關(guān)地寶蘭屬植物的研究主要有以下七方面內(nèi)容：(1)地寶蘭屬植物瀕危原因，主要有植物繁育機(jī)制的局限、競爭能力較低以及環(huán)境破壞等；(2)該屬染色體和胚胎學(xué)相關(guān)的研究，主要包括染色體數(shù)目、核型研究，胚囊和胚胎從授粉到發(fā)育的演化過程研究，并推測地寶蘭和多花地寶蘭均為較原始物種；(3)該屬植物離體繁殖研究，主要利用根狀莖、種子或側(cè)芽部位進(jìn)行，繁殖技術(shù)取得了一定的成果，但培養(yǎng)基的選擇、芽分化少、褐化等影響地寶蘭屬植物快繁的問題仍有待解決；(4)地寶蘭屬植物在與特定真菌共生情況下才能提高其發(fā)芽率，但在不同階段所需真菌類型不一致，而且共生關(guān)系的平衡也至關(guān)重要，在后期相關(guān)研究中不僅要選擇合適的共生真菌，而且也要注意物種間的平衡；(5)通過對地寶蘭屬植物的傳粉研究可知，昆蟲對該屬的訪花率均不高，但是地寶蘭能通過自主自交成功繁殖后代，而貴州地寶蘭不僅傳粉對外界的依賴性較高，而且其自交結(jié)實率極低，因此可以對貴州地寶蘭采取保證傳粉者能對其進(jìn)行有效傳粉并且使用人工授粉的措施來提高結(jié)實概率；(6)該屬遺傳多樣性與保護(hù)研究工作較少，主要是種間擴(kuò)增、雜交后代的遺傳多樣性分析及葉綠體基因片段的直接測序，后續(xù)可進(jìn)一步研究不同地寶蘭屬品種間的差異、親緣關(guān)系和遺傳物質(zhì)的交流情況；(7)目前有關(guān)地寶蘭屬植物的活性成分與藥用價值研究不多，有很大的發(fā)展空間。地寶蘭屬植物的研究雖然起步較晚，但是也在逐步被重視。目前，有關(guān)地寶蘭植物的研究不夠系統(tǒng)，缺乏有關(guān)其居群生態(tài)學(xué)和生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生理生態(tài)特征與繁殖生物學(xué)等方面的研究。筆者認(rèn)為，未來針對地寶蘭屬植物的研究應(yīng)包括以下幾點：開展植物資源狀況系統(tǒng)調(diào)查研究、加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)建設(shè)管理與科學(xué)研究工作，特別是對極危植物貴州地寶蘭的保護(hù)研究。

3.1 展開植物資源狀況系統(tǒng)調(diào)查研究

3.1.1 地寶蘭屬植物分布

地寶蘭屬植物一般多為零星分布，少數(shù)有密集叢生和小片狀分布，盡可能查清其分布情況以便掌握其種類、數(shù)量和生境狀況，從而能更好地采取保護(hù)措施，尤其是貴州地寶蘭應(yīng)采取優(yōu)先保護(hù)策略。現(xiàn)有資料顯示，雅長保護(hù)區(qū)是貴州地寶蘭分布最多的區(qū)域，可利用GPS對區(qū)域內(nèi)每株貴州地寶蘭進(jìn)行定位跟蹤，并對每塊分布區(qū)進(jìn)行數(shù)量、生長情況統(tǒng)計以及瀕危趨勢推測；對我國發(fā)現(xiàn)的貴州地寶蘭分布周圍區(qū)域進(jìn)行全面調(diào)查，以確保能發(fā)現(xiàn)更多植株。

3.1.2 形態(tài)特征

建議詳盡開展地寶蘭屬植株生長全過程形態(tài)特征及生長動態(tài)觀測記錄研究，包括萌動期、生長期、現(xiàn)蕾期、開花期、結(jié)實期和枯黃期等不同時期形態(tài)上的變化，可利用電子攝像監(jiān)控等手段以便實時掌握其全天候的變化。這種研究方式對地寶蘭屬植物后續(xù)生物學(xué)特性、居群生態(tài)學(xué)、繁殖生物學(xué)等研究具有重要意義，也是研究其擴(kuò)大培養(yǎng)方式及保護(hù)措施的關(guān)鍵。

3.1.3 生境調(diào)查

地寶蘭屬植物生境條件方面的調(diào)查仍有待完善補充，建議開展小范圍生境調(diào)查，包括氣象因子、土壤條件、群落結(jié)構(gòu)特征及共生真菌研究，并比較分析不同生境條件下生長植株的形態(tài)變化，篩選出適宜地寶蘭屬植物生長的最佳生境條件。由于地寶蘭屬植物需要特定共生關(guān)系的菌根真菌為其提供碳源、礦質(zhì)營養(yǎng)才能發(fā)育成幼苗，因此可著重研究菌根真菌，闡明包括鐮刀菌屬在內(nèi)的菌根真菌對其生長影響的作用機(jī)理。

3.2 加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)建設(shè)與管理

建立自然保護(hù)區(qū)實施就地保護(hù)和遷地保護(hù)。建議對地寶蘭屬植物生長區(qū)域進(jìn)行小范圍的封閉管理，避免人類活動對地寶蘭屬植物造成干擾，保護(hù)原生態(tài)環(huán)境。同時為地寶蘭屬植物創(chuàng)造“近地”保護(hù)條件，利用人工授粉、組織培養(yǎng)等大規(guī)模的科學(xué)培育手段，提高地寶蘭屬植物種子結(jié)實率和萌發(fā)概率，繁殖和培育成功后可輔助遷地保護(hù)。建立地寶蘭屬植物資源種質(zhì)庫，可以有效保護(hù)其中的特有物種和遺傳多樣性。自然保護(hù)區(qū)還具有科研觀察和科普展示功能，輔助法律宣傳，提高公民保護(hù)意識，嚴(yán)厲打擊采挖和破壞地寶蘭屬植物的非法行為，從根源上保護(hù)地寶蘭屬珍稀植物。

3.3 加強(qiáng)科學(xué)研究

迄今為止，我國有關(guān)地寶蘭屬植物的研究工作在各方面都有所欠缺，相關(guān)研究也僅是冰山一角，因此應(yīng)完善地寶蘭屬植物的研究體系，擴(kuò)大其研究范圍。在地寶蘭屬植物分布較廣的廣西、貴州、云南等地可開展種質(zhì)資源調(diào)查，掌握其分布狀況和分布規(guī)律；全面了解地寶蘭屬的生理特性和生態(tài)習(xí)性，深入研究其生長發(fā)育特征；加強(qiáng)藥用價值方面的研究，探索有效活性成分的生理促進(jìn)作用，合理開發(fā)利用地寶蘭屬植物資源。同時，可應(yīng)用細(xì)胞學(xué)、形態(tài)學(xué)、基因組學(xué)等探討地寶蘭屬植物在系統(tǒng)演化中的發(fā)育關(guān)系；開展遺傳多樣性分析，挖掘觀賞性高、抗逆性強(qiáng)的優(yōu)良品種，加強(qiáng)引種馴化及種質(zhì)創(chuàng)新工作。