兰科孑遗植物双蕊兰研究进展

王怡然，李 军，雷庆锋，王福玉

(辽宁生态工程职业学院，辽宁 沈阳 110101)

双蕊兰Diplandrorchissinica，兰科双蕊兰属，腐生小草本，具粗短稍弯曲的根状茎和成簇的肉质纤维根；茎直立，近圆柱状，下部具数枚圆筒状鞘，终生不具绿叶；总状花序顶生，花淡绿色或绿白色，花苞片膜质披针形；蕊柱直立，能育雄蕊2枚，生于蕊柱顶端两侧，分别与中萼片和中央花瓣(唇瓣)对生；柱头生于蕊柱顶端，近盘状[1]。双蕊兰模式标本采集于辽宁老秃顶子国家级自然保护区，曾被认为是辽宁老秃顶子国家级自然保护区独有物种。因其分布区极其狭窄，被收入中国第一批《珍稀濒危保护植物名录》[2]，并在IUCN(世界自然保护联盟)红色名录上列为极危等级(2001，version 3.1)[3]。自1964年被发现以来，这一珍稀濒危植物受到了国内外植物学界的广泛关注,但关于其物候期、生境条件、繁殖方式等尚未有明确定论。

双蕊兰形态上的许多原始特征，如花被不展开、两枚能育雄蕊位于蕊柱顶端腹背方向等，意味着该种植物是东亚兰科植物区系中较为原始的种类。作为极其罕见的古老兰科植物种，研究双蕊兰对了解植物地理、兰科家族进化、亲缘关系都有重要意义。与此同时，由于其分布区域主要集中在老秃顶子国家级自然保护区，因此研究双蕊兰对生境条件的要求，对老秃顶子国家级自然保护区区域水文、气候变化、森林生物多样性等研究也具有重要价值。

1 双蕊兰研究现状

1.1 分 布

双蕊兰对生境条件要求较为苛刻，自1964年模式标本被发现以来，其每年生长情况非常不稳定，甚至出现过多年未生的情况。为确定生长情况，调查人员采用区域观测法对其分布区域进行多次调查，结果显示，双蕊兰种群目前出现的斑块有6处，分别位于老秃顶子国家级自然保护区北坡高压线、象鼻子沟、森林博物馆后山、鸿雁护林防火检查站、大湖沟以及新宾县东瓜岭大虎沟(表1)。2015年，何毅等在陕西省黄陵县双龙镇过大岔林场及甘肃省宁县大湾镇陕甘交界处发现了双蕊兰少量种群[4]，意味着老秃顶子国家级自然保护区也许并非是双蕊兰唯一模式产地，为双蕊兰起源、进化等方面的研究提供了新思路。

表1 历年双蕊兰植株数量[5-8]

1.2 物候期

双蕊兰营腐生生活，是否有种子尚未可知。根据调查，辽宁地区双蕊兰生长期在8月中旬至9月初，生长期40余天，有时7月下旬即可出土，花期8月，直至10月后枯萎死亡[6]。株高11～29 cm，而对于生长在陕北地区的双蕊兰物候期目前尚不明确。

1.3 生境条件

1.3.1 立地条件

受海洋性气候、森林环境及高差的影响，双蕊兰生长环境以特殊的小气候为主[7]，一般生于海拔600～800 m的柞树、椴树及杨树天然次生林林下的荫蔽山坡上，人工落叶林中也有生长[6]，喜腐殖质厚、枯枝落叶多、湿度30%～40%的石质棕壤、暗棕壤土质[5-6，8-10]，在植被稀少且坡度较缓处生长较为分散，密林下和平坦积水处出现较少[9-10]。观测表明，双蕊兰生长发育需要林间直射光，平均温度11～20 ℃，平均相对湿度62%～75%，林分郁闭度0.7～0.9[1，5-6，8-9]。坡位为山中、下腹，坡向西、西北居多，也有东南向[5，8]。

1.3.2 森林群落特征与枯落物

双蕊兰分布区域的森林结构较简单，由乔木层、灌木层和草本层构成，群落环境以庇荫、凉湿为主要特点[11]。森林群落乔木优势种为蒙古栎Quercusmongolica、色木槭Acermono、紫花槭A.pseudo-sieboldianum、拧筋槭A.triflorum、花曲柳Fraxinusrhynchophylla、核桃楸Juglansmandshurica、白桦Betulaplatyphylla、油松Pinustabulaeformis等，物种丰富度相对灌木层和草本层而言较高；灌木层组成包括紫花槭幼树、软枣猕猴桃Actinidiaarguta幼苗、平榛Corylusheterophylla、胡枝子Lespedezabicolor、刺五加Acanthopanaxsenticosus等；草本组成包括玉竹Polygonatumodoratum、大披针薹草Carexlanceolata、牛蒡Arctiumlappa、木贼Equisetumhyemale等[4，8-9，11]。张华等通过在双蕊兰居群斑块内测定枯落物厚度及其养分等，发现双蕊兰种群分布区域森林枯落物厚5.8～9.0 cm，含有C、N、Ca、Si、Fe等多种元素，其中C含量最高[11]。

1.3.3 土壤成分与微生物

一直以来，兰科菌根被认为是具有复杂的共生关系。张丽杰等发现双蕊兰生长的土壤中全氮、全钾、全磷的含量较高，有机质含量也很高[10]。张华等指出双蕊兰居群斑块内土壤类型属淋溶性土，表土层湿度较大，土壤溶液中的盐分含量及电导率都极低，呈弱酸性；表土层平均温度明显低于同期林外气温；土壤中氧化物种类较多[11]。鉴于兰科植物对于土壤中微生物具有很高的依赖性，张丽杰等发现双蕊兰生长环境中的细菌与真菌含量很高，而放线菌含量较少。同时土样中存在很多菌根，推测可能为小蜜环菌Armillariellamsp.[10]，且该菌根生长最优体系是碳源2%半乳糖，氮源0.5%硝酸铵，pH值6，温度25 ℃[12]。

1.4 繁 殖

双蕊兰生活期较短，且每次出现的位置、数量与质量也并不固定，加之兰科种子较为轻小，寿命短，由于环境原因极易被人忽略，截至目前，并没有明确双蕊兰是否具有种子，为双蕊兰种子繁殖扩大种群数量带来了难度。鉴于此种情况，张丽杰等进行了双蕊兰组培试验，选用肉质根、根状茎、子房、苞片等为外植体进行离体培养，但一直没有培养成功。

2 双蕊兰研究展望

基于目前自然干扰状况下双蕊兰种群濒临灭绝的事实，对其进行系统深入的分布调查、物候期观测、生境条件调查及繁殖保护研究迫在眉睫。与此同时，由于双蕊兰自身繁殖能力弱、种群数量少、分布狭窄，应采取恰当的措施保护双蕊兰。

2.1 开展系统研究

2.1.1 双蕊兰分布

现有资料显示，作为双蕊兰模式标本采集地，老秃顶子国家级自然保护区是双蕊兰分布最多的区域，因此在保护区内更加全面彻底地寻找双蕊兰的分布区域，建议利用GPS对每株双蕊兰进行定位，并对每一分布地块上双蕊兰的分布数量、生长情况、濒危趋势进行观测及统计。而黄土高原地区双蕊兰的发现，为其分布研究提供了新思路，应在发现地周围区域开展广泛调查，以确定是否有更多植株存在。同时利用全国植物普查等项目，在全国相似环境条件地区寻找双蕊兰，为后续研究调查打下基础。

2.1.2 物候期观测

双蕊兰物候期的数据目前尚不完整，而物候期对后续研究具有重要作用，尤其是对双蕊兰种实期的观测，是研究其扩大培养方式及保护措施的关键。建议对双蕊兰展开详尽的物候观测，主要包括萌动期、生长期、显蕾期、开花期、结实与种子散布期及枯黄期，并记录不同物候期双蕊兰形态上的变化。鉴于双蕊兰有些变化可能并不明显，建议对双蕊兰分布区域进行电子摄像监控，以便随时掌握其变化，特别是夜间变化。

2.1.3 生境调查

双蕊兰生境条件要求较为苛刻，出现的时间、数量、地点、长势也各不相同，为研究带来了一定困难，虽然目前已有部分研究揭示了其生境的奥秘，但是许多数据还需要在后续研究中不断修订更正。建议对每处双蕊兰分布区域进行小范围生境调查，包括气象因子、土壤条件、森林群落特征及森林枯落物养分测定。由于双蕊兰为腐生植物，没有绿叶，植株所需营养主要通过根系从土壤中吸收，因此应着重测定土壤条件，包括温湿度、物理性质、营养元素及微生物。需要注意的是，与传统模式产地相比，双蕊兰在分布区域和生长环境有了新的变化，从形态上看，黄土高原的双蕊兰植株花序更长，花朵更多，陕北可能具有更加适合其生长的环境条件，因此建议对黄土高原区域的双蕊兰进行详细生境调查，并与老秃顶子国家级自然保护区的生境条件进行对比分析，筛选出双蕊兰生长的最佳条件。

2.1.4 繁殖与扩大培养

由于双蕊兰植株的罕见性、共生菌的未知性及生境条件的不完整性，双蕊兰的繁殖方式依旧尚未可知，导致关于双蕊兰的扩大繁殖研究始终停滞不前。鉴于双蕊兰种群数量逐年减少，存在濒临绝迹现象，因此应加强其繁殖方式及保护措施的研究。首先利用物候期观测结果，确定其是否具有种子，并根据结果进行扩大培养。有学者曾经对双蕊兰进行了组织培养，但没有成功。因此后续研究中应对培养液进行改良，筛选最佳培养方式，尽可能扩大种群数量。同时调查双蕊兰每处分布地块是否有其他动物、人为活动影响其生长。当双蕊兰扩大培养成功后，可测定其植株成分，进一步研究其价值。

2.2 加大保护力度

2.2.1 保护措施

濒危植物最重要的保护途径是就地保护，利用原生态的环境使被保护的植物能够更好生存，建议在双蕊兰生长区域进行小范围的封闭隔离管理，避免人类对其生长造成干扰。有条件的地区可采用近地保护，即在与双蕊兰生态环境相似的“近地”建立保护区域或基地，由于近地保护有人工管理机制的干预，在其他保护案例中物种成活率与生长率都取得较好成效，同时还可提供科研观察、科普展示的功能。当双蕊兰繁殖与扩大培养研究成功后，可辅助迁地保护，将其转移到特定植物园内，建立资源种质库。

2.2.2 宣传科普

保护区可通过宣传、讲座等方式加强人们对野生珍稀濒危植物的认识，提高人们保护珍稀濒危植物的自觉性，对破坏双蕊兰生长环境的行为进行打击，只有国民对珍稀濒危植物的保护意识提高了，才能从根本上保护这些珍稀物种。