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粤紫萁:开枝散叶纯靠撞大运

发布时间:2018-09-05 11:04:03   来源:    浏览次数:306

原标题:《零落山丘不超30株 粤紫萁:开枝散叶纯靠撞大运》

◎萧野

【在香港特区、广东深圳、江西崇义的山地林缘、坡地草丛中,有一种不太显眼的古老蕨类植物,名为“粤紫萁”。这是一种罕见的天然杂交种,19世纪中叶在香港被发现,不能自行繁衍,孢子完全败育,只有在其父本和母本分布在同一地域时才有可能繁育。粤紫萁至今有记录的数量极少,野外生境中几乎不见其踪影,在《中国生物多样性红色名录·高等植物篇》中属于“极危”物种。】

“凤凰之羽”粤紫萁开枝散叶全凭撞大运


  • 粤紫萁那具有生命力的羽叶,如林中的绿色凤凰在微风中摇曳着娴雅的羽翼,被称为“凤凰之羽”。

曾被老外误认取错名

紫萁科为陆生蕨类植物,俗名薇、紫蕨,是蕨类植物中一个比较原始的类群,约出现在二叠纪晚期(约2.9亿~2.5亿年前古生代的最后一个地质时代),拥有大量的化石记录,所以在蕨类植物的系统演化中具有重要研究价值。紫萁科特产于北半球,分布于欧、亚、北美三洲的温带和热带地区,多生于山地林缘、坡地草丛中,全世界有15种,我国分布有8种,分别是紫萁、狭叶紫萁、宽叶紫萁、粤紫萁、华南紫萁、粗齿紫萁、桂皮紫萁、绒紫萁和日本紫萁。

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  • 粤紫萁是一种不太显眼的古老蕨类植物

在《中国生物多样性红色名录·高等植物篇》中,只有粤紫萁是“极危”物种,粗齿紫萁“近危”,宽叶紫萁“数据缺乏”,其他紫萁均“无危”。首先研究粤紫萁这个品种的人,是英国植物学家威廉·杰克逊·胡克(William Jackson Hooker)。文献记载,1857年,威廉将采集到的标本以学名“Osmunda bipinnata L.”首先发表,而上述学名现在证明是“肉桂紫萁”的异名,威廉很可能把个体粤紫萁标本,误认为正在生长的肉桂紫萁幼株。

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  • 粵紫萁幼株

半个世纪后的1904年,丹麦植物学家克利斯顿森发现,胡克命名的“Osmunda bipinnata L”并非华南地区较常见的紫萁科品种,他认为应是一个新种,于是在其著作《蕨纲植物索引》中以学名“Osmunda mildei”作为粤紫萁的新名。克利斯顿森的鉴定使粤紫萁的分类学地位被确定下来,其鉴定结果一直沿用至今。

粤紫萁的英文名称为“Kwangtung Osmunda”或“Guangdong Osmunda”,即“广东紫萁”,因“粤”为广东省简称,中文于是以“粤紫萁”取名。更多粤紫萁的发现记录,都集中在香港九龙半岛新界地区上,这些区域当时的主权属清朝广东省范围,故有此名。

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  • 粤紫萁的营养叶

叶子如“凤凰之羽”

从外形上看,粤紫萁的茎呈根状,短粗而直立;叶簇生,柄长25~30厘米,叶片为卵状长圆形,叶轴两侧有羽状排列的分枝,在分枝两侧分别长着羽状排列的小叶,羽片7~11对。粤紫萁突出的特点是最顶端生长的小羽片最长,这些叶片的边缘没有锯齿。叶脉明显,向上斜长到叶边。叶背布满孢子囊。粤紫萁那具有生命力的羽叶,如林中的绿色凤凰在微风中摇曳着娴雅的羽翼,被称为“凤凰之羽”。

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  • 抽出新叶的粤紫萁

别看粤紫萁的样子不起眼,却因分布极其狭窄、记录数量极其稀少而弥足珍贵。粤紫萁自19世纪50年代被发现至21世纪初,有记录的总数不多于10株。

所幸,2001年,深圳国家重点保护野生植物资源调查组在深圳笔架山意外发现了3株粤紫萁,随后在深圳田心山、七娘山也有发现,不过合计数量不足10株。近几年,粤紫萁在江西、湖南以及广西有分布报道,但每次发现都仅有1株。

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  • 江西省崇义县齐云山保护站采集的粤紫萁标本。粤紫萁最顶端生长的小羽片最长。

无生育力致数量稀少

研究人员对粤紫萁的孢子进行显微镜观察后发现,其孢子绝大多数干瘪、败育,没有典型的精子器或颈卵器。孢子败育是导致粤紫萁数量稀少的直接原因。孢子由孢子囊内的孢原母细胞减数分裂形成。研究人员发现,粤紫萁的孢子母在减数分裂细胞中没有同源染色体联会(在生物细胞进行减数分裂时,两条同源染色体侧向连接并排配对的过程)现象,减数分裂异常,于是推测粤紫萁很可能是一个杂交种。多年来,广东深圳仙湖植物园的研究人员采用多种方法来探究它是否为杂交种。

人们怀疑粤紫萁是狭叶紫萁和紫萁的天然杂交种,或是紫萁和华南紫萁的天然杂交种。而相比于狭叶紫萁和华南紫萁,粤紫萁的叶片更大些。

粤紫萁在染色体形态结构方面具有一定的杂合性,断定其具有明显的种间杂种(同属不同种的两个个体进行杂交所产生的杂种第一代)细胞学特征。同时根据孢子母细胞中没有同源染色体联会和配对现象,推测粤紫萁的两个亲本亲缘关系较远。

目前DNA测序法验证杂交种已经得到很好的应用,研究人员对粤紫萁的基因序列进行了测定,发现它与华南紫萁在碱基变异位点上高度一致,达94%,推测粤紫萁的母本为华南紫萁。“等位酶分析法”的结果表明,粤紫萁具有明显的杂合谱带性状,紫萁和华南紫萁二者的谱带也均出现在粤紫萁的杂合带中,据此证实粤紫萁的母本为华南紫萁,父本为紫萁。

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  • 紫萁是杂交种粤紫萁的父本

从地理分布上看,紫萁为我国暖温带、亚热带最常见的一种蕨类,向北至秦岭南坡,向南达广东、广西。华南紫萁为亚热带常见蕨类,产于香港、海南、广东、广西等地。紫萁和华南紫萁在两广之地有一定的分布重叠区,这为粤紫萁的产生提供了地理分布上的条件。

紫萁和华南紫萁这两种蕨类分别长在海拔高和海拔低的地方,其孢子的相遇、受精,就如同动物界马和驴杂交出骡子的现象,自然杂交出粤紫萁,而这种相遇的机会非常偶然。具有遗传上的不稳定性和发生频率的随机性,它的孕育纯靠碰运气。

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  • 粤紫萁叶片背面

目前仙湖植物园的科研人员已经对粤紫萁开展了组织培养等研究工作,进行了反复的组培尝试,尽管历经无数次失败,还是取得了突破性进展:摸索出了“孢子”取材的方法;筛选出了较为理想的培养基;成功地培养出了可供扩繁的“配子体”;将“配子体”扩殖繁育出百余个个体,初步满足了深入研究的取材需要,并已定植成活。目前,仙湖植物园蕨类植物保育中心温室培育出了3棵粤紫萁,生长良好。

幽境繁丛有缘相见

好消息是,几年前有研究人员在香港大帽山区域进行更深入的研究,发现数个生态点仍存有中型至大型的粤紫萁数个植株:极为成熟、发育良好的巨大粤紫萁植株高达1米或以上,簇生叶柄达16根,羽片发育茂盛,地上茎及根部紧附在富含水分和腐殖质的土壤中。研究人员发现的这些粤紫萁生境极为隐蔽,日影掩映,有多种蜥蜴穿梭往来,原始性保持得很好,植株不易被伤害。

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  • 几年前,有研究人员在香港大帽山区域发现数个中型至大型的粤紫萁植株。

粤紫萁在大帽山的分布是间断性的,研究人员推测,所见的个体可能是从前各个种群中的遗孤。“粤紫萁对环境有较强的适应力,但繁殖力异常弱,危在旦夕。”这个物种若要生存下去,必须克服严峻的命运挑战。研究者呼吁,一切有缘与粤紫萁相遇的人士,千万不要以迁地保护的借口将之“合理化”地移至植物园区内,这样势必影响粤紫萁在香港的未来。

(本文撰写过程中参考了《自然杂交与生物多样性保护》等文献,及香港蕨类之友、延陵科学综合室等网站信息,特此声明并致谢。)

本刊原创,如需要转载,请联系《环境与生活》杂志。

责编:叶晓婷

网编:吴燕芳