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南川木波罗保育现状及研究进展

作者: 王淑敏,权俊萍,张绍林,陈源柯 时间:2023-5-17 阅读次数:4886

生物多样性包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性,是生物和环境的生态总和,为人类社会提供生产生活资料和生态系统服务,是人类赖以生存的基础,维持生命的延续和生态系统的平衡,支撑着人类社会的可持续发展[1]。2021年召开的《生物多样性公约》第十五次缔约方大会,以“生态文明:共建地球生命共同体”为主题,体现了生物多样性与人类社会可持续发展的密切关系[2]。

南川木波罗(Artocarpus nanchuanensis)是中国特有的一种桑科波罗蜜属白桂木亚属乔木类植物,自然分布在重庆,是波罗蜜属中唯一分布在我国最北端的多年生常绿植物,于1979年被植物专家发现[3],在1989年由中国科学院昆明植物研究所吴征镒院士和张秀实教授在《云南植物研究》11卷第1期上正式发表定为桑科的一个新种[4],被《国家重点保护野生植物名录》(2021)中列为二级保护植物,需要高度重视和保护。

我国桑科波罗蜜属白桂木亚属包括12种2亚种:长圆叶波罗蜜(Artocarpus gomezianus)、贡山波罗蜜(Artocarpus gongshanensis)、白桂木(Artocarpus hypargyreus)、野波罗蜜(Artocarpus lacucha)、南川木波罗、牛李(Artocarpus nigrifolius)、光叶桂木(Artocarpus nitidus)、披针叶桂木(亚种)(Artocarpus griffithii)、桂木(亚种)(Artocarpus parvus)、光叶桂木(原亚种)(Artocarpus nitidus)、短绢毛波罗蜜(Artocarpus petelotii)、猴子瘿袋(Artocarpus pithecogallus)、二色波罗蜜(Artocarpus styracifolius)、胭脂(Artocarpus tonkinensis)和黄果波罗蜜(Artocarpus xanthocarpus)。研究得出,其中白桂木、野波罗蜜、南川木波罗、牛李、桂木、猴子瘿袋、二色波罗蜜等植物都含有三萜类和黄酮类药用成分,以及桑科波罗蜜属植物特有的一些化学成分,具有较高的综合价值[5-6]。

1/南川木波罗的生长及形态特征


图1

南川木波罗是一种高大常绿乔木(图1A),喜光、耐贫瘠[7],植株下位主干不分枝,在中上部分枝形成树冠,树叶繁茂,冠径大;成年树皮深褐色;木质红棕色(图1D),质地坚硬;根系属直根深根系(图1C),主根通直发达,侧根少 [8];叶片互生(图1B),革质化,叶先端急尖至渐尖;每年3月下旬至5月中旬为南川木波罗的落叶期,新老叶交替,植株四季常绿[9]。实生苗生长至少10年以上才能开花结果,花芽着生于当年生新梢叶腋上,花为无限花序,淡黄白色,3月中旬为初花期,5月上中旬为盛花期;7月下旬至8月初为果实成熟期,果为聚合果,果形奇特多样(图1B),成熟的果实呈金黄色,皮薄、汁多,果肉橘黄,生食酸甜味,酸味浓,含有丰富的果酸、维生素和氨基酸等营养物质[10]。种子属双子叶有胚种子,种脐较坚硬,种子外形多样,自然条件下种子休眠期长,可达1年之久,繁殖率极低,且幼苗期容易夭折,是造成自然种群分布极少的原因之一[11]。

2/南川木波罗的野外生存现状

野生南川木波罗早年在重庆南川等地均有自然分布,但早期不为人们所识,生长在海拔1000米以下的山地、丘陵,该区域和人类居住区域相重叠,故微生境人为干扰严重,且树木的产权都归当地农民所有,野生资源遭到严重的人为毁坏,接近枯竭。目前野生资源稀少且分布零散,自然生长的结果母树不足百株,分布范围狭窄,仅分布于重庆市南川区、南岸区、巴南区、渝北区、綦江区等地。该物种已被世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录列为极危物种,《国家重点保护野生植物名录》(2021)中列为二级保护植物,收录于重庆市重点保护野生植物名录(第一批)。

野生南川木波罗生长区域属亚热带湿润季风气候区,气候条件一般为年均温16.6℃,极端最高温度43.6℃,极端最低温度-5.3℃,年降雨量1185mm,年日照时数1273小时,气候温和,雨量充沛,四季分明,无霜期长。生境土壤土层深厚肥沃、疏松透气、排水良好,呈微酸性。

截止目前,调查发现南川木波罗分布区域的大生境保护较好,发现并得到良好保护的野生分布南川木波罗6个居群:南川区石莲、峰岩、仁乐、东城有4个自然分布的野生居群,共计50余株南川木波罗,保护良好;巴南区南泉镇确认的1个自然分布的野生居群,共计15株,也得到较好保护;20世纪90年代在接龙镇槐树村1位村民自留地里确认1株首次结果的南川木波罗母树;2011年7月在接龙镇塘边村1位村民自留地里确认1株南川木波罗结果母树;2011年7月在綦江区东溪镇尚书村确认1个自然分布的南川木波罗野生居群,有结果母树30余株,胸径在30~80cm。自然生长的南川木波罗结果母树较少,多数胸径在30~60cm,年采种量80kg左右;现存最古老的一株母树,树高达30余米,树干胸径达80cm,冠径约7m[12]。野生分布的不同区域的南川木波罗具有遗传多样性[13]。

3/南川木波罗的保护现状

数十年来,通过重庆市园林局、重庆市林业局、重庆市环保局、南川区人民政府以及重庆各大科研院所的共同努力和高度重视下,南川木波罗的保护工作有了很大的进步。自然分布的野生南川木波罗居群都得到了良好的保护,由最开始发现的4个居群上升至6个居群,结果母树的数量以及年采种量也在逐渐增多。同时,亚热带地区多地对南川木波罗进行了引种迁地保护,并建立了迁地保护繁育基地(图2),很多繁殖的南川木波罗幼树即将作为采种母树,南川木波罗种群的生存状态得到了较好的改善,也有利于当地生态建设和特色农业开发。

重庆綦江区有60亩地20000余株的实生苗基地已经建成,种源部分来自南川区南平镇野生木波罗,部分来自綦江区东溪镇10余株野生木波罗,现有苗龄为2-8年生不等。重庆南川区有200亩7万余株种苗人工繁育基地,种源均来自南川区南平镇分布的8株左右的野生木波罗,以5年生以上苗为多,最大苗龄为10年生。重庆市金佛山药用植物种植研究所进行了南川金佛山地区野生木波罗的原生境调查,并开展过短期的野外栽植回归工作,但未形成有参考性的成果和案例。重庆南川木波罗种植研究所自2003年开始关注南川木波罗的研究,2010年开始每年批量进行南川木波罗种子繁殖及苗木培育,目前繁殖存量7万余株。重庆市綦江区鱼沱苗木有限责任公司自2010年开始进行南川木波罗物种的调查,并进行种子繁殖和苗木培育,目前2-8年生苗木约2万余株。

重庆市南山植物园早期对南川木波罗引种迁地保护,目前中心园区存活有5颗30余年的成年植株,其中有3颗为结果母树,同时进行科普宣传及教育;于2018年再次引进南川木波罗200余株成年植株,种植于南山植物园保育苗圃内,定期进行相关物候及生长适应情况调查;于2021年,重庆市南山植物园研发中心科研人员从野外采摘果实,获取种子,进行南川木波罗苗木繁育技术研究(图 2),目前已繁育2000余株实生苗;于2022年,获得国际植物园保护联盟(BGCI)的资助,开展南川木菠萝的综合保护和研究,将为今后南川木波罗的保护、开发和利用奠定坚实基础。

4/南川木波罗的保育繁殖技术研究进展

南川木波罗作为我国特有的珍稀濒危物种之一,且兼具药用[14-16]、食用[17]、经济及环境保护的较高综合价值,所以对其扩繁保育技术的研究具有非常重要的意义。

在人工繁殖养护条件下,南川木波罗种子繁殖成苗率较高。繁殖技术如下:种子经0.5% KMnO4浸种1~1.5h消毒杀菌,播种于湿沙下10cm,置于低温0~5℃下催芽;或将灭菌后的种子置于15~25℃下高温催芽;采用50%多菌灵稀释1000倍后浸种12 h消毒杀菌,随后置于发芽盘中保湿催芽[6]。将胚芽和种根初露的种子移植到灭菌后的肥沃湿润且团粒结构好的沙质土壤中继续生长,随时保持土壤湿度和透气性,以及适时施肥促进苗木生长。本课题组将收获的新鲜种子直接播种于蛭石+腐殖土+珍珠岩=2:2:1的基质中保湿催芽,成苗率达到90%以上;在育苗试验中发现,幼苗在20~30℃的条件下,生长速度较快。

南川木波罗组织培养扩繁技术为其综合价值的研究及开发利用提供支持。有研究人员探明了外植体杀菌消毒的处理方法,以及以南川木波罗的带芽茎段为外植体进行愈伤组织诱导、芽诱导、根诱导各发育阶段的培养基配比,成功获得了无菌南川木波罗组培苗[18]。但是在组织培养过程中,易出现愈伤组织发育缓慢以及较严重的褐化现象。

本课题组通过营养袋育苗技术研究,提高了栽植成活率,该技术要点如下:首先将种子进行打破休眠催芽处理;然后种植在灭菌的营养袋中,上层为灭菌处理后的蛭石+黄壤土,确保种子生根,下层为营养土(含腐熟农家肥和草炭),保障植株生长的养分需求;苗木移栽时,去除营养袋,幼苗带土球进行大田移栽。南川木波罗树根属直根深根系,主根通直发达,侧根较少,若移栽裸根苗成活率极低,仅为20.0%,所以生产上不宜采用裸根苗定植。也有研究表明,泥炭:森林表土=6:4、草甸土:蛭石:黄心土=5:3:2、草甸土:珍珠岩:黄心土=5:3:2这三种配比基质育苗出苗率高,苗高和根系生长良好[19]。

南川木波罗在嫁接繁殖育苗技术中也有一定的突破,但是成活率只能达到20%~30%,还需系统研究探索。

5/南川木波罗的种质评价研究进展

南川木波罗四季常绿,枝叶繁茂、树形美观,其含有316个植物抗病基因NBS-LRR,8个防御昆虫的格氏链霉菌Glu-Streptomyces griseus蛋白酶抑制剂基因,因此具有较强的病虫害抗性[20];且叶片能吸收大量烟尘和富积二氧化硫等污染物,具有净化空气抗污染的作用,对美化园林景观和平衡生态系统具有非常重要的作用。

南川木波罗的果实、种子[16]和叶片等含有多种有利于人体健康的氨基酸、维生素、微量元素、多糖、蛋白质、酯类、黄酮类[15]、香豆酸[14]、甘草素等营养物质和药用成分,在心血管疾病的预防和胃肠道的调节等维护身体生理机能方面具有一定的效果[17]。在南川木波罗基因组数据分析中,检测到多种抗炎代谢和抗炎物质合成途径,这与南川木波罗独特的抗过敏功能有关[20]。

南川木波罗具有较高的园林绿化价值、营养价值和保健价值,是重要的种质资源,该物种的保护对于丰富物种多样性,维护生态平衡具有很大的意义。

6/小结

南川木波罗兼具药用、食用、经济及环境保护的较高综合价值,是一种极具保护、科研、推广和开发利用价值的特有物种。目前野生群落已经得到很好的保护,在人工迁地保护繁殖下,南川木波罗的数目有了很大的扩增。 我们还需继续开展公益性技术培训及物种保护科普教育活动,建立社会环保意识,调动社会大众特别是当地群众的保护积极性。

南川木波罗的育苗繁殖技术研究有很大的进步,但是种子发芽的一致性技术、苗木移栽技术、组织培养扩繁技术还需进一步改良,嫁接繁殖技术和营养扦插技术需要有所突破。南川木波罗的保育繁殖有利于保护拯救极危树种,保障种质资源,缓解生物多样性的维系压力,更好地促进生态可持续发展。

(基金项目:重庆市城市管理科研项目“南川木波罗种苗更新及苗期抚育关键技术研究”(CGKZ-2022第11号);BGCI合作项目:Integrated Conservation of Critically Endangered species Artocarpus nanchuanensis (GTC/2022/026) (2022-2025)。)

参考文献:

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