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《成都生物所植物多样性团队助力植物大家庭再添两位“新成员”——和民盆距兰、卧龙报春》

  • 来源专题：转基因生物新品种培育
  • 编译者： 姜丽华
  • 发布时间：2023-03-20

  • 2021年6月，研究团队在大熊猫国家公园卧龙国家级自然保护区内发现一种不同寻常的树栖微型兰花，它被初步鉴定为盆距兰属列叶组（Gastrochilus sect. Microphyllae Bentham & Hooker）的一个物种。2022年3至8月，经多次补充野外调查和繁殖期植株标本采集，再经过详细的形态学比较和分子系统学研究，最终证实该物种为兰科（Orchidaceae）盆距兰属（Gastrochilus D.Don）的一个新种。同时，其原产地卧龙国家级自然保护区是中国最早开展大熊猫保护、繁育、放归等科学研究的基地之一，而张和民教授又被誉为“大熊猫之父”，亦是大熊猫“放归森林”的倡导者。因此，为致敬他对卧龙地区野生动植物保护所做出的突出贡献，该新种以他的名字命名（Gastrochilus heminii M. Liao, B. Xu & Yue.H. Cheng）。

    和民盆距兰（图1）为多年生树附生草本植物，附生于海拔2400-2700 m的以铁杉（Tsuga chinensis）为建群种的亚高山针阔叶混交林树干上，花期3-4月，果宿存。形态上，该新种与二脊盆距兰（Gastrochilus affinis (King & Pantl.) Schltr.）最为相似，但其嫩叶密布紫红色斑点，而成熟叶则几乎没有紫红色斑点，并且向下反卷的前唇表面光滑无毛，中央加厚的紫红色垫子有不规则的褶皱等特征可与二脊盆距兰明显区分。同时，基于36个盆距兰属物种的核糖体内部转录间隔（nrITS）和四个叶绿体DNA片段（matK、psbA-trnH、psbM-trnD和trnL-F）的分子系统学研究表明，和民盆距兰（Gastrochilus heminii）与二脊盆距兰（Gastrochilus affinis）和列叶盆距兰（Gastrochilus distichus (Lindl.) Kuntze）密切相关。目前仅在大熊猫国家公园卧龙国家级自然保护区内发现该新种的3个居群（约200株），数量较为稀少。由于野外调查数据还不足以完全评估该物种的分布界线，因此参照世界自然保护联盟（IUCN）的评判标准，和民盆距兰被初步评估为DD级（数据缺乏）。

    2021年5月，研究团队在卧龙国家级自然保护区丫头子岩窝发现了一“形态迥异”的报春花属（Primula L.）植物，因其叶片边缘有齿，叶脉不凸起，花葶短或等于花梗，黄色的花和花冠筒等特征明显不同于该属的其他类群。研究人员当即采集了花期标本，后于2021年8月采集到果期标本，并在2022年5至6月完成野外补充调查。后经详细的形态对比及分子系统学研究，确定其为报春花科（Primulaceae）报春花属的新物种。因其模式产地在卧龙国家级自然保护区，故命名为：卧龙报春 （Primula wolongensis W.B.Ju, Bo Xu & X.F.Gao）。

    卧龙报春（图2）为多年生草本植物，生长于海拔3400m左右的高山灌丛与草甸交界区域的陡峭岩壁上，花期5-6月，果期8-9月.目前仅在卧龙丫头子岩窝发现1个分布点（居群），种群数量、分布范围、受干扰情况等有待进一步调查研究；参照IUCN（世界自然保护联盟）的标准，“卧龙报春”被初步评估为DD级（数据缺乏）。

    值得注意的是，和民盆距兰和卧龙报春是该团队继卧龙盆距兰（Gastrochilus wolongensis Jun.Y.Zhang, B.Xu & Yue.H.Cheng）后在卧龙国家级自然保护区内再次发现的两个植物新种，这不仅丰富了该地区的物种多样性，也对促进了对该地区动植物栖息地的保护。相关文章以“Gastrochilus heminii (Orchidaceae: Epidendroideae), a new species from Sichuan, China, based on molecular and morphological data”和“Primula wolongensis (Primulaceae), a new species of the primrose from Sichuan, China”为题，分别发表在国际植物分类学期刊《PhytoKeys》上。中国科学院成都生物所博士研究生廖敏为和民盆距兰的第一作者，中国科学院成都生物所硕士研究生李雄为卧龙报春的第一作者，徐波副研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2020YFE0203200）、第二次青藏高原科学考察与研究（STEP）计划（2019QZKK0502）、2022年国家重点生态功能区转移支付中禁止开发区域补助项目以及四川省野生植物共享与服务平台的资助。

  • 原文来源：http://www.cib.ac.cn/xwdt/kydt/202303/t20230317_6701174.html
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  • 《武汉植物园在四川卧龙国家级自然保护区再次发现兰花新种-卧龙卷瓣兰（Bulbophyllum wolongense）》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2023-07-18
    • 近日，中国科学院武汉植物园胡光万研究团队与四川卧龙国家自然保护区工作人员在四川卧龙国家自然保护区发现并联合命名了兰科植物一新种——卧龙卷瓣兰（Bulbophyllum wolongense G.W. Hu, Yue H. Cheng & Q.F. Wang）（图1）。这是该研究团队继发表中华珊瑚兰（Corallorhiza sinensis G.W. Hu & Q.F. Wang）、卧龙无柱兰（Ponerorchis wolongensis G.W. Hu, Yue H. Cheng & Q.F. Wang）以及雅江舌喙兰（Hemipilia yajiangensis G.W. Hu, Jia X. Yang & Q.F. Wang）之后，第四次命名发表四川兰科植物新种。相关研究以《Bulbophyllum wolongense, a new Orchidaceae species from Sichuan Province in China, and its plastome comparative analysis》为题发表在SCI期刊《Ecosystem Health and Sustainability》上。 　　石豆兰属（Bulbophyllum）是兰科（Orchidaceae）中物种最丰富的属之一，目前世界上石豆兰属物种被认为有1900–2200种，分布范围从热带非洲、马达加斯加、美洲、亚洲大陆延伸至大洋洲。我国是本属植物多样性热点区域之一，已经描述的石豆兰属物种多达150种。 　　2021年10月，四川卧龙国家自然保护区工作人员在保护区内海拔1630 m左右的河谷悬崖边发现一种开黄色花的石豆兰属植物，后与武汉植物园对该物种开展了联合研究。通过持续跟踪观测其在原生地的生长情况、查阅相关文献资料、对比相近种标本、开展分子系统研究及与行业专家讨论，最终确定其为石豆兰属一新种。因模式产地在卧龙国家自然保护区内，故将其命名为卧龙卷瓣兰（Bulbophyllum wolongense）。形态上，卧龙卷瓣兰与毛药卷瓣兰（B. omerandrum）和伏生石豆兰（B. reptans）相近，它们都有黄色的花、相似的花型和花大小。但其花序类型、花序上花的数量、萼片与花瓣边缘结构、药帽前端形态等结构与后两种石豆兰存在明显差别。此外，分子系统学研究表明卧龙卷瓣兰与等萼卷瓣兰（B. violaceolabellum）和钻齿卷瓣兰（B. guttulatum）的亲缘关系相对较近（图3），但其形态上与后两者差别很大。卧龙卷瓣兰的发现对卧龙国家级自然保护区的生物多样性研究具有重要意义，说明该保护区内植物多样性非常丰富，多年的保护工作卓见成效，有效地保存了该区域内的特有和珍稀植物。同时也说明以往对卧龙植物多样性本底的调查还不够充分，将来还可能在该区域内发现更多的植物新物种。 　　卧龙卷瓣兰为附生草本。根状茎匍匐, 半木质，根生于假鳞茎基部。假鳞茎在根状茎上疏生，卵状圆锥形倾斜。叶革质，长圆形至倒卵状长圆形。花葶从假鳞茎基部抽出，密布紫红色斑纹；花序柄纤细；花苞片卵形或舟状，先端锐尖，具3条脉；花梗连同子房黄绿色；花黄色；中萼片卵状披针形，先端渐尖，边缘全缘，具5条脉；侧萼片披针形，先端钝；花瓣卵状三角形，先端紫红色具小细尖，边缘有不规则小齿；唇瓣肉质，舌状，紫红色；蕊柱浅黄绿色，上端两侧各具1枚近匙状的蕊柱齿, 蕊柱齿上端近直角下端呈叉状短尖; 蕊柱翅在蕊柱中部向前伸展呈近直角三角形；花药俯倾，2室；花粉团蜡质，4个成2对, 卵球形；药帽黄色带紫褐色斑点，盔状，前端近截形，其边缘具多数不整齐的缺刻, 表面具细乳突，背面中部具弧形鸡冠状的脊（图2）。花期9-10月。 　　本研究是国家重要野生植物种质资源库组织的野生植物种质资源调查和收集行动的成果，并得到了2022年国家重点生态功能区转移支付禁止开发区补助项目（2019073008）、2023年中央财政林业草原生态保护恢复资金、第二次青藏高原科学考察研究（STEP）计划（2019QZKK0502）以及中国自然科学基金（32270228）的资助。
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  • 《华南植物园等在异型花柱植物的交配多样性演化研究中获进展》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：姜丽华
    • 发布时间：2023-02-08
    • 繁殖是植物生活史中最重要的阶段之一。在繁殖过程中雌雄配偶的交配组合受到植物本身生物学特征以及其他生物和非生物因子的共同影响。不同的交配组合影响植物产生后代的数量、植物传递给后代的遗传多样性，导致群体间的遗传分化、性系统的转变，甚至最终促进新物种的形成。因此，揭示物种的交配多样性与影响因素对于探讨其演化具有重要意义。   异型花柱多态性是一种由超基因（S-locus supergene）控制的花形态结构的多样性，表现在群体中有两种或者三种雌雄蕊相互异位的花（图1）。这种花的多态性结构至少出现在28个被子植物科中，主要是为促进异交授粉、提高花粉传递精确性。然而，由于基因突变以及生物因子（如传粉者）和非生物因子的共同作用，有时异型花柱多态性结构难以稳定维持，在群体间和群体内产生极大变异，最终促进植物交配系统的多样性演化（图1）。   中国科学院华南植物园植物中心以异型花柱植物迎阳报春（Primula oreodoxa）为研究对象，采用分子标记的手段检测不同群体的母系交配集合（自交率、花型间交配比例、雄配偶多样性），探究异型花柱多态性结构的演化趋势。迎阳报春具有极高的花型变异，包括二型花柱群体、混合群体和同型花柱群体（图2）；迎阳报春不同于典型异型花柱植物，具有自交亲和性，且传统定义的非法授粉（授粉不亲和）在迎阳报春中能够正常产生种子。因此，迎阳报春的不同群体分别有6种、12种和2种交配组合（图2），是探索植物交配系统演化的理想模式。   研究发现：（1）同型花柱群体的自交率最高，混合群体的自交率是二型花柱群体的约2倍；（2）从二型花柱群体，到混合群体，再到同型花柱群体，雄配偶多样性显著下降，且配偶多样性和群体的自交率呈显著的负相关关系（图3）；（3）花型间异交/花型内异交比例在不同群体间具有显著差异，但与群体的自交率以及配偶多样性无显著相关性，其中，DWS群体主要发生花型间交配，因此其二型花柱多态性能够维持，而WWS群体主要发生花型内交配，二型花柱多态性可能难以维持，朝着单态花型的方向演化；（4）随着海拔升高，长喙传粉昆虫访花显著降低，在这些生境中同型花柱可能会取代二型花柱，群体将演化为具有高度自交的同型花柱群体，或者具有混合交配系统的同型花柱群体；（5）将群体的花型频率纳入考虑，发现除DWS外几乎所有的多态群体都接近于随机交配（图4），不支持达尔文关于异型花柱群体主要促进花型间异交的假说。   相关研究与传统教科书描述的异型花柱植物中对称性的异型交配不一致。在二型花柱和混合群体中，自交亲和性、雌雄蕊隔离变异以及植物与传粉昆虫的相互作用常使得非选型（异型）交配的偏离，致使花型多态性结构的崩溃和替代性的繁殖策略演化。通过量化伴随这些转变的早期的交配多样性，该研究强调了群体的交配模式在花的表型分化和生殖隔离演化中可能发挥的关键作用。   该工作是科研团队在报春花科异型花柱交配系统演化方面取得的系列成果之一。该团队前期以迎阳报春为研究对象，揭示了异型花柱向同型花柱转变的遗传后果和相关生态因子（Yuan et al., 2017, Annals of Botany），验证了同型花柱起源于与超基因（S-locus）相关的主效基因的基因突变/重组（Yuan et al., 2019, Heredity），发现了CYP734A50基因所在的基因共表达模块与花柱长度调控显著相关（Zhao et al., 2020, Heredity），最后发现了从异型花柱向同型花柱转变伴随着花气味的丢失是新的自交综合征（Zeng et al., 2022, Journal of Systematics and Evolution）。进一步，该团队将综合繁殖成功，近交衰退和父母本两个维度的交配多样性来衡量在移栽实验中同型花柱能在多大程度上替代二型花柱个体，为交配系统转变提供实证研究案例。   近日，相关研究成果以Diverse mating consequences of the evolutionary breakdown of the sexual polymorphism heterostyly为题，发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究工作得到国家自然科学基金青年科学基金项目、面上项目以及新疆联合基金等的支持。加拿大多伦多大学、加拿大卡尔加里大学的科研人员参与研究。
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