‘广东含笑’研究进展

李文业，徐 放，王海华，朱报著

（1广州市增城区林业和园林科学研究所 广州 511300；2广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院，广州 510520）

0 引言

‘广东含笑’(Michelia guangdongensis)又名‘黄金含笑’，木兰科(Magnoliaceae)含笑属(Michelia)常绿灌木或小乔木，2003年在广东省英德市的广东石门台国家级自然保护区首次发现，广东特有植物，属极小种群植物[1-4]，2018年被列为广东省重点保护野生植物[5]，2021年9月7日被国务院列为国家二级重点保护野生植物[6]，依据IUCN全球物种濒危等级评估标准,‘广东含笑’应当被评为濒危[7-8]。含笑属中新优珍稀观叶乡土树种，四季常绿，树形优美，芽、嫩枝、叶柄、叶背均密被红褐色平伏短柔毛，阳光下闪闪发亮，适合露地栽培或矮化盆栽供观赏，深受群众喜爱；‘广东含笑’叶背红褐色，是培育含笑属新品种的优良亲本，改良含笑属叶片观赏性状的重要遗传资源。有关专家和学者分别开展了资源分布、引种繁育和观赏用途等研究，鲜见相应的研究综述。本研究对‘广东含笑’的形态特征、生态分布、遗传距离、光合生理、苗木繁育、杂交育种、园林应用等方面的研究进展进行整理和总结，并提出后继可开展的研究和推广工作，以期为该物种的保护和开发利用提供科学参考。

1 形态特征和分布

1.1 形态特征

常绿灌木或小乔木，高可达5 m，树冠卵圆形，树皮灰褐色，芽、嫩枝密被红褐色平伏短柔毛。单叶互生，全缘，革质，倒卵形，长4.5～9.0 cm，宽2.5～4.5 cm；嫩叶被红褐色平伏长柔毛，呈锈色光泽；老叶正面深绿，光滑无毛，背面稠密红褐色平伏长柔毛；叶柄长0.5～1.5 cm，密被红褐色平伏长柔毛，无托叶痕。花单生于叶腋，芳香，花蕾长卵球形，外面密被红褐色平伏长柔毛，具苞片1枚。花梗长1.5～2.8 cm，花被片9～12，白色，倒卵状椭圆形，花径6～8 cm，雄蕊50～70 枚，雌蕊群圆柱形，花期1～2月；聚合果穗状，果熟期8～9月，淡红色[1-2,9]。

1.2 生态分布

‘广东含笑’自然分布于广东省北部英德市、曲江区和乳源县，位居24°26′—24°30′N,113°8′—113°15′E，分布最多的是广东石门台和广东曲江罗坑鳄晰国家级自然保护区交界的最高峰船底顶，海拔1132～1583 m，总株数约1100株[4]。广东石门台国家级自然保护区红珠岩段和上天堂，海拔分别为983～997 m和990～1000 m，分别约有30株和20株；广东乳源大峡谷自然保护区焦窝段，海拔1050～1110 m，约有30株；分布面积仅有36 km2，受历史上频繁烧荒、樵采、放牧和采挖金矿等人为干扰，‘广东含笑’所处的山顶矮林已大面积退化为灌丛和草坡，仅残存在山地边缘至陡坡上，主要植被类型为山地常绿阔叶林、亚热带针阔混交林、山顶矮林、亚热带灌丛草坡及亚热带草坡[3-4]。分布区属南岭山脉南支，南临热带海洋，受季风气候影响明显，海拔较高，区内地形特殊，山势较为陡峻，多峡谷、冲沟及台地[10]。

植物的年龄结构不仅反映着该种群的现状，而且反映着种群发展的趋势，王厚麟等[11]在船底顶的山顶矮林2500 m2的样地调查发现，‘广东含笑’在‘猴头杜鹃’(Rhododendron simiarum)群落乔木层中有18株，平均树高4.4 m，平均胸径7.6 cm，相对频度5.4%，重要值排第8位；从乔木层优势种的年龄结构分析，Ⅰ级幼苗、Ⅱ级幼苗、小树阶段和中树阶段分别有27株、56株、11株和7株，其种群明显呈增长趋势。

2 遗传距离和光合生理

随着分子标记技术的发展，利用分子标记技术分析不同物种的亲缘关系和遗传距离，为资源的保护、杂交亲本选配，杂交子代亲缘关系鉴定等提供技术支持；徐放等[12]利用SSR标记研究了‘广东含笑’等11个含笑属物种亲缘关系，发现为‘广东含笑’、‘金叶含笑’(M.foveolata)、‘醉香含笑’(M.macclurei)等植物亲缘较近，与严鸿生等认为‘广东含笑’的近缘种是‘金叶含笑’和‘雅致含笑’(M.elegans)的结果类同，其物种起源可能为其他含笑物种的天然杂交种[2]。

通过对植物光合-光响应曲线及其最适拟合模型的研究，了解其光合生理参数，为植物的引种栽培及园林应用提供参考。‘广东含笑’光饱和点为1598.54 μmol/(m2/s)、光补偿点为26.74 μmol/(m2/s)、最大净光合速率为13.46 μmol/(m2/s)、暗呼吸速率为-1.58 μmol/(m2/s)，该研究证明广东含笑属阳生植物，喜温暖、湿润气候，耐荫，具有广阔的开发前景[13]。

温度是影响植物分布的主要生态因子之一，研究植物的耐寒能力有助于植物的引种。‘广东含笑’耐寒性较强，2～3 a生嫁接苗和实生苗在绝对低温-13～-16℃下在华东、华中甚至部分华北地区无冻害表现[9]。以1年生‘广东含笑’盆栽嫁接苗，人工模拟不同时间在6℃低温胁迫环境开展生理生化指标的研究，随着低温胁迫时间的延长，‘广东含笑’嫁接苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)与水分利用率(WUE)均持续下降，胞间CO2浓度(Ci)先下降后上升；恢复生长48 h后，Ci有所下降，其余均不同程度回升，表明‘广东含笑’嫁接苗具有一定的抗寒能力[14]。

3 苗木繁育

3.1 实生繁育

目前大多数木兰科植物主要依赖实生繁育，而种子的发芽率与其质量、采收时间、贮藏时间、处理方法、播种后的水分和温度等管理密切相关[15]。在广东石门台国家级自然保护区和浙江省湖州市德清县，‘广东含笑’8月中下旬果实成熟[9,16]，净种后在德清县温室大棚苗床播种，基质体积比83%草炭+17%珍珠岩，11月开始萌发，翌年2—3月发芽高峰，芽苗长出2～4片真叶时上营养袋种植，基质体积比为30%园土+30%椰糠+30%草炭+10%珍珠岩，培育1 a苗高10～15 cm；种子具芳香气味，播种后及时做好鼠害防护工作。大田培育3年生实生苗高80～100 cm，冠幅50～60 cm，部分植株开花[16]。在华南植物园‘广东含笑’2月下旬叶芽萌动，3月上旬开始展叶，4月中旬进入展叶盛期，11月中旬进入休眠期。7月上旬现花蕾，翌年1月始花，2月上旬盛花，2月下旬末花，4—5月幼果早落[9]。

3.2 无性繁育

在林木育种中，常用无性繁殖收集保存植物种质资源，克服因实生繁殖不能维持亲本优良性状的缺陷；选育的优良无性系经无性繁殖后达到苗木产量提高和林产品品质提升的目的，因此优良材料无性系化成为植物保育繁育过程的必经之路；无性繁殖方式主要包括嫁接、扦插、压条和组织培养等，‘广东含笑’在嫁接繁殖技术的研究已经取得良好进展。

2003年3月，华南植物园杨科明等[17]最先开展‘广东含笑’引种繁育，从原生地海拔1250 m地区引种4～5年生实生苗，从实生苗中取接穗，采用撕皮贴接法嫁接到‘黄兰’(M.champaca)3～4年砧木，翌年3月又从嫁接苗上取接穗嫁接到‘黄兰’砧木；2005年3月再从前一年的嫁接苗上取接穗嫁接到‘黄兰’、‘白兰’(M.alba)和‘观光木’(Tsoongiodendron odorum)砧木；前二次嫁接苗第二年秋季全部死亡，第三年嫁接的植株成活率达到50%以上，植株生长良好，广州地区嫁接苗可开花，未见结果。2015—2017年，容文婷等[18]分别对采集于广东石门台国家级自然保护区内的前进和上天堂等5个分布点接穗，采用髓心形成层对接法开展嫁接成活率的影响研究，发现嫁接成活率平均为14.84%，来源于上天堂接穗的嫁接成活率达81.97%最高，随着接穗来源海拔高度的上升，嫁接成活率均有明显下降的趋势；嫁接最佳时间为冬季（12月底—翌年1月）。

随着‘广东含笑’嫁接繁育引种驯化成功，有关学者陆续开展砧木种类、砧木年龄以及砧木地径嫁接繁育研究。用地径1.5 cm以上的同科植物‘观光木’、‘黄兰’、‘白兰’、‘醉香含笑’和‘乐昌含笑’(M.chapensis)等树种砧木，嫁接成活率86.5%以上，但成型较慢；如需要嫁接后快速成型，可选择地径约5～6 cm的‘黄兰’砧木，成活率高，成型快，但产量受到限制[19]。姜春宁等[20]研究认为1年生‘醉香含笑’及‘黄兰’砧木嫁接成活率均达82%以上，差异不显著；‘醉香含笑’2年生实生苗为砧木的嫁接效果优于1年生砧木；砧木种类、砧木年龄及砧木地径均显著影响嫁接苗的生长，以2年生‘醉香含笑’为砧木嫁接‘广东含笑’效果最好，其嫁接苗长势明显优于其他砧木的嫁接苗，接穗的高生长与砧木地径呈正相关关系。2—4月，当气温回升到18℃以上，选择2～3年生直径1.5 cm以上枝条进行圈枝繁育，2～3个月后，上切口下方逐渐长出不定根；6个月后，土球内根系较多，部分根长达3 cm，圈枝条生长健壮时可剪下种植[19]。

优良苗期栽培基质可提高种植成活率，增加苗高和冠幅生长量，降低工人劳动强度，方便苗木装卸运输，减少生产成本，有利于苗木推广应用。研究显示：不同配方基质对‘广东含笑’苗高和冠幅生长的影响存在显著差异；‘广东含笑’适合在容重大，pH较小，有机质、全N和速效K含量低的基质中生长；体积比60%黄心土+40%蛭石和60%黄心土+40%珍珠岩为优良栽培基质，苗高和冠幅综合生长量分别比常规育苗高10.2%以上，容重分别比常规育苗低9.72%以上[21]。

4 杂交育种

中国木兰科植物杂交育种最早要追溯到20世纪60年代，叶培忠教授以庐山种源的马褂木(Liriodendron chinense)与‘北美鹅掌楸’(L.tulipifera)进行正反交试验，培育杂种‘马褂木’(L.chinese×L.rulipifera)，该杂种在适应性、速生型、抗逆性和观赏性方面都表现出了很大的优势[22]；国内木兰科杂交育种主要在木兰属(Magnolia)、含笑属、拟单性木兰属(Parakmeria)和鹅掌楸属(Liriodendron)之间进行种间或属间杂交，自主培育香味浓郁或花色特异植物新品种[23]；2002年，龚洵等[24]以‘云南含笑’(M.yunnanensis)为母本‘，灰岩含笑’(M.calcicola)为父本培育出了‘雏菊含笑’(M‘.Chujuhanxiao’)和‘春月含笑’(M.‘Chunyuehanxiao’)，2 个新品种较之亲本花朵更大，自然结实率也较高‘。广东含笑’被发现以来，因其叶背红褐色，属珍稀观叶树种，深受园艺工作者青睐；2013年开始，严丹峰等[25-26]在浙江省湖州市德清基地(30°86′N，120°01′E)，以花大洁白，多季开花，抗性强，可在上海、西安等地露地越冬和正常开花的‘新含笑’(M.‘Xin Hanxiao’)为母本‘，广东含笑’为父本开展杂交育种，收集的F1代种子在广东省肇庆市高要基地(23°01′N，112°18′E)培育，根据子代花期、花色、香气等特征，并进行区域性试验，从子代中选育出‘香绯’(M‘.Xiangfei’)和‘香雪’(M‘.Xiangxue’)授权新品种；‘香绯’花纯白色，基部略有红色晕染，盛开时花瓣略卷‘；香雪’花雪白色，花瓣圆润规整，盛开时如微型白莲，二者均具有株型矮化、开花繁密、花香怡人、花期长、抗逆性强和适应范围广等优点。棕榈生态城镇股份有限公司又以‘广东含笑’为母本，分别以‘金叶含笑’和‘红花深山含笑’(M.maudiae var.rubicunda)为父本培育出‘雅馨’(M.‘Yaxin’)和‘小确幸’(M.‘Xiao que xìng’)授权新品种。

5 园林应用

含笑属树形美观，高矮多姿，叶色美丽，花朵香气浓郁，花开如笑，是世界著名的观赏园林绿化植物，可用于园景树、行道树、景观小品点缀、厂区绿化、专类园的设计、城市森林的营造、防护林带等方面；其中‘乐昌含笑’、‘含笑’、‘白兰’、‘黄兰’等在庭院、公园、居住区等绿地中得到不同程度的运用[27]。‘广东含笑’四季常绿，树形优美，嫩叶正反两面红褐色，成熟叶背面的红褐色；花朵纯白无瑕，且香气芬芳，抗逆性较强，深受大众喜爱。‘广东含笑’自被发现以来，有关专家学者和新闻媒体争相报道[17,28-30]；广东省林业科学研究院通过嫁接矮化培育盆苗，参加新优园林花卉展览共22次，荣获2019年中国北京世界园艺博览会中国省（市、区）室内展品竞赛特等奖，2021年第十届中国花卉博览会展品类（木本观赏植物）银奖。‘广东含笑’苗木节间短，树型圆润，适合园林小区中孤植、群植和列植；在风景林中成片种植，可形成美丽的森林景观；也可嫁接矮化上盆种植，适合在室内摆放观赏，用途多样。

6 展望

6.1 开展天然种群特征调查及致濒机理研究

物种不能依靠天然更新来维持最小种群时，物种就处于濒危状态，造成物种濒危的内在因素主要是遗传多样性低，有性繁殖存在障碍，种子萌发或幼苗建成困难；外在因素主要是环境、人为活动、外来种入侵或病虫害等，物种的灭绝通常是多种因素作用的结果[31-32]。繁殖是物种生活史中最为关键的环节，繁殖生物学研究一直是物种濒危机理研究的热点方向[33-35]。中国是木兰科植物资源最丰富的国家，有12属160余种[36]；列入中国的珍稀植物10属51种，占珍稀植物的9.34%[37]；列入《国家重点保护野生植物名录》中10属24种[6]。目前已有一些研究从种群特征和生殖过程等方面对含笑属的致濒机理进行了研究，‘石碌含笑’(M.shiluensis)研究中发现其在海南的自然种群中极度缺少幼龄个体，年龄结构不完整，多个群体处于衰退中[38]；江西官山的‘乐昌含笑’种群年龄结构呈“金字塔”型，种群呈增长趋势[39]；‘耐冬含笑’(M.gelida)等个体间生长节律存在差异，易造成花期不遇，影响结实[40]；‘西畴含笑’(M.coriacea)研究中也发现该物种大小孢子在发育过程中均存在异常，结实率仅为0.2%，导致其大部分种群均处于衰退的状态[41-42]；姜景民等[43]对包括‘紫花含笑’(M.crassipes)在内的10种含笑和5种木兰属植物开花亦为雌雄异熟[43]；含笑属植物的果实过早采收的种子发育不够成熟，发芽率降低；过迟采收，种子具芳香气味易受老鼠、鸟类或猴子采食，造成种子损失[44]‘；广东含笑’自然分布在海拔较高、地形特殊和山势陡峻的山地，根据自然条件相似性原理，南岭山地海拔900 m以上地区均可能有分布，要加强分布调查，掌握‘广东含笑’的分布地点、面积、数量、年龄结构和种内变异情况。含笑属常见的花期发育差异、花粉活力、传粉机制、孢子发育异常导致低结实率等，可能是‘广东含笑’致濒的重要因素；另外，其生境特殊，分布区狭窄，其环境适应性低也可能是导致其濒危的重要原因[45]。因此应加强其濒危机理研究，解析引起‘广东含笑’种群致濒的内部和外部因素。

6.2 开展种质资源遗传多样性研究

最大限度的收集珍稀濒危植物遗传资源并开展遗传多样性评价是保护和利用的重要基础。宋杰等[46]以云南昆明地区天然分布的‘云南含笑’为研究材料调查发现，表型性状在居群间和居群内存在极其丰富的多样性，居群内变异为主要的变异来源；‘醉香含笑’表型多样性研究中发现，不同家系间生长表型差异极显著(P＜0.01)且生长形状主要受遗传因素影响[47]。‘广东含笑’目前尚未开展表型遗传多样性研究，调查并分析‘广东含笑’遗传资源的表型多样性，可以为后续新品种选育和遗传改良提供有效的指导。随着分子生物学发展，利用分子标记技术可以更高效精准的开展遗传多样性分析并评选核心种质。姜景民等[48]利用RAPD方法开展了广西、湖南、江西等地6个居群‘乐昌含笑’的遗传多样性研究，其Shannon多样性指数为0.475，证明‘乐昌含笑’具有较高的遗传多样性。‘峨眉含笑’(M.wilsonii)中也开发了RAPD分子标记并分析了遗传多样性，其Shannon多样性指数达到1.740，虽然种群数量较小，但是具有极高的遗传多样性，其种群间的遗传差异也与地理距离有关[49]。李剑[50]利用21个木兰科物种开发了AFLP和ISSR标记技术体系分析了21个物种间的遗传多样性。以上研究均加深了对含笑属和木兰科遗传背景的深入了解，目前‘广东含笑’尚未开展相关研究，可利用目前成熟的测序技术获得‘广东含笑’大量的SSR位点并开发引物，对遗传资源开展遗传多样性分析，评选核心种质资源加以重点保存与扩繁，并选取一批遗传多样性较高的无性系回归自然生境，丰富自然群体遗传多样性并评价不同基因型对生境的响应情况，提高资源保护与利用效果。

6.3 创建杂交育种目标培育优良新品种

‘广东含笑’因其芽、嫩枝、叶柄和叶背均密被红褐色平伏短柔毛，是含笑属中特有的珍稀观叶树种，属于“一粒种子改变世界”的物种[51]，是培育观叶新品种的优良亲本；‘广东含笑’花具有浓郁香气，与其他具有香气的含笑物种杂交选育芳香型观赏含笑也是重要的选育目标。叶背绒毛除了赋予‘广东含笑’独特的观赏价值以外，可能兼具重要的生物学意义，在葡萄(Vitis vinifera)[52]、茄子(Solanum melongena)[53]等物种中均发现叶背绒毛具有抵抗蚜虫、小叶蝉等习惯于生活在植物叶背的食叶害虫的作用。因此，‘广东含笑’亦可能成为改良含笑属抗虫性的重要亲本。目前‘广东含笑’重要观赏形状的遗传机理研究也尚为空白，可以在叶色、香气等遗传机理研究的同时，系统开展花粉采集、花粉贮藏、传粉机制、种内和种间人工杂交、子代测定、重要表型遗传力计算等研究，理论研究与新种质创制相结合，选育出叶色奇特、花朵芳香的植物新品种，满足市场需求。

6.4 加快构建良种壮苗繁育技术体系

目前含笑属植物主要依赖实生繁育,种子发芽的最适温度为20～25℃，高于30℃或者低于10℃种子的萌发都会明显受到抑制[15,54-55]。‘广东含笑’嫁接繁育包括砧木选择、砧木规格和嫁接时间等技术相对成熟；但在实生苗培育中种子质量、贮藏条件、发芽指标、苗木活力指数等，扦插繁育中基质选择、扦插季节、激素处理、插穗选择和苗木水肥管理等，组培无性系苗木培育等，苗木生长规律和生态适应性等方面未有报道；可加强实生和扦插繁育研究，构建良种壮苗培育技术体系，高效培育良种壮苗，并选择生长优良的实生苗和无性系苗在原生地种植，开展野外回归试验，研究保存率、生长量和开花结实情况，同时开展不同规格商品苗木的定向培育，为大规模推广应用提供理论基础。

6.5 扩宽宣传渠道加快资源开发利用

‘广东含笑’是新优珍稀观叶乡土树种，原生境属保护区核心区，路途遥远，附近群众很难到达；经引种驯化矮化盆栽的植株，参加展览会或博览会的次数也略显不足；因市场推广的嫁接苗木，生产成本较高，未达大众消费水平，技术成果主要在高校和科研单位之间掌控，群众认识度不高。在加快研发培育技术，降低生产成本的基础上，通过平面和电子媒体宣传优良的观赏特性，或在城市景观节点、公园或风景区推广种植，早日供群众观赏。