0 引言

广西雅长兰科植物国家级自然保护区(以下简称雅长保护区)是全国第一个以“兰科植物”命名并以其为重点保护对象的国家级自然保护区，是全国野生兰科植物的重要分布区及基因库。据初步考察统计，保护区内现分布有野生兰科植物59属156种，物种数量约占中国物种数的10%(1 600多种)，位居全区第一，也是全球兰科植物热点分布区。其中带叶兜兰(Paphiopedilum hirsutissimum (Lindl.ex Hook.) Stein)、莎叶兰(Cymbidium cyperifolium Wall.ex Lindl.)和台湾香荚兰(Vanilla somai Hayata)3大野生兰花居群是目前全球已知的最大野生居群。雅长保护区还是极度濒危兰科植物贵州地宝兰目前唯一已知分布区。

雅长保护区保存有丰富的野生兰科植物资源，是开展兰科植物科学研究的热点平台。但因保护区成立时间晚，前期主要在兰科植物资源新分布种挖掘方面开展了大量的野外调查工作，同时在兰科植物有性繁殖繁育及传粉生态学上开展了少量的研究，但在与兰科植物繁殖发育密切相关的根系真菌研究、兰科植物遗传进化研究及其他生态学方面仍然缺乏相关研究。因此，保护区兰科植物保育研究及其他与兰科植物相关联的生物学研究仍处于空白状态，仍需要结合多专业领域开展研究来解答相关的科学问题。

1 兰科植物资源特征 1.1 兰科植物数量及特性

雅长保护区野生兰科植物资源自保护区成立以来，物种不断被挖掘，属、种的数量不断增加。2004年保护区科学综合考察、记录兰科植物44属115种^[1]，2012年文献记录了49属135种^[2]，2017年维管束植物物种多样性研究调查结果记录了57属149种(含2变种)^[3]。综合保护区2017年至今一直开展的维管束植物多样性调查，近期发现保护区新兰科植物物种有小花阔蕊兰(Peristylus affinis (D.Don) Seidenf.)、鞍唇沼兰(Crepidium matsudae (Yamamoto) Szlach)、虎舌兰(Epipogium roseum (D.Don) Lindl.)、华西蝴蝶兰(Phalaenopsis wilsonii Rolfe)、缘毛鸟足兰(Satyrium ciliatum Lindl.)、香花羊耳蒜(Liparis odorata (Willd.) Lindl.)，目前保护区野生兰科植物记录有59属156种，属数占广西的45.9%(122属)，物种数为广西的35.3%(442种)，具体兰科植物物种特性见表 1。

雅长保护区位于云贵高原向广西丘陵过度的山原地带，同时隶属北热带与南亚热带的过渡地带，这里保存着大量的兰科植物，这里的兰科植物物种高度集中且居群之大，是其他相同气候带区域难以比拟的。就兰科植物种的分布样式而言，保护区的兰科植物以热带亚洲、中国特有及东亚分布构成当地兰科植物区系的主体，在保护区兰科植物区系构成中，兰属、香荚兰属、兜兰属、石斛属、沼兰属、贝母兰属、毛兰属等为该区域植物群落的重要组成部分。保护区内兰科植物的垂直分布格局也呈现一定的规律：在海拔400-1 971 m的盘古王山，几乎均有兰科植物分布，其中海拔800-1 200 m梯度内分布的种类最多且居群较大，如春剑、带叶兜兰、长瓣兜兰、流苏贝母兰、平卧曲唇兰、足茎毛兰，以及石斛属、沼兰属、石仙桃属等绝大部分物种。同时其生活类型多样，囊括了兰科植物的全部生活型，主要以地生型和附生型为主，地生兰78种，附生兰65种，半附生兰6种，腐生兰6种。值得一提的是，该保护区还是消失了近一个世纪的珍稀濒危物种贵州地宝兰目前已知的唯一野外分布区。

1.2 兰科植物分布特征

雅长保护区野生兰科植物区别于其他区域兰科植物的最大特征是，部分兰科植物呈现密集分布，小区域内兰科植物物种呈现集中分布。其种的生活特性：地生、附生及腐生的比例为71:80:5，说明保护区内以地生兰和附生兰为主。从石山到土山，从海拔300 m的南盘江河谷到海拔1 971 m的盘古王山，几乎每座山头均有兰科植物分布。经我国兰花专家罗毅波和郎楷永研究员实地考察后确认：店子上分布面积约6 000 m²，约有12 000个基株的莎叶兰野生居群；拉雅峡谷覆盖面积达5 000 m²，约有2 000余株的越南香荚兰野生居群，是目前已知全球最大的野生居群^[1]；风岩洞、黄猄洞天坑和店子上3个区域，每个区域内均分布有20余种兰科植物，且风岩洞400 m²范围内带叶兜兰与长瓣兜兰的数量均十分丰富，这是极其少见的。此外，保护区内有数量高达数十万株的带叶兜兰野生居群，分布之广、密度之大、数量之多，是全球极为罕见的。兰科植物种质基因园13.33 ha范围内分布有野生兰科植物40余种，且物种呈集中分布，最密集区域高达8种/m²，常见为莎叶兰、带叶兜兰、梳帽卷瓣兰、兔耳兰、足茎毛兰、平卧羊耳蒜、棒叶鸢尾兰、紫花羊耳蒜、美花石斛、密花石豆兰、流苏贝母兰等，其中带叶兜兰、足茎毛兰和平卧曲唇兰等种的密度可达100株/m²。

2 兰科植物保育研究

检索在雅长保护区开展的相关兰科植物保育研究文献并进行统计分析发现，其主要研究方向为兰科植物传粉生物学、组织培养繁育及菌根真菌多样性3方面，同时还有少数野生兰科植物新记录种挖掘、兰科植物的生殖隔离、兰科保护遗传学研究及喀斯特地区不同类型兰科植物的叶片性状等方面的研究文献。

2.1 传粉生物学研究

传粉是兰科植物完成有性繁殖过程不可或缺的步骤，是兰科植物生活史的重要组成部分，欺骗性传粉机制也说明兰科植物属于进化最系统的单子叶植物，因此开展兰科植物传粉生物学研究对其系统进化的解读有重要意义。雅长保护区兰科植物传粉生物学研究主要偏重欺骗性传粉研究。腐生植物无叶美冠兰食源性欺骗性传粉研究结果显示，其花朵具备高度的自交亲和力，却不存在自动自花授粉机制，绿彩带蜂是无叶美冠兰唯一的有效传粉昆虫，说明传粉昆虫具有高度单一性^[4]。琴唇万代兰属于食源性欺骗传粉，赤足木蜂与牯岭雄蜂为其有效传粉昆虫，且琴唇万代兰花朵自交具有高度亲和力^[5]。中华蜜蜂是兔耳兰唯一的传粉昆虫，传粉昆虫的密度和访问频率可能是影响兔耳兰结实的重要因素，且会影响兔耳兰种群的维持及扩张^[6]。长瓣兜兰属于自交可亲和物种，但不存在自交授粉现象，依靠雌性黑带食蚜蝇传粉才能结实，是通过模拟繁殖地来欺骗传粉昆虫完成生殖繁育的过程^[7]。中华蜜蜂是足茎毛兰唯一的传粉昆虫，足茎毛兰唇瓣上的黄色斑块与同期开花植物光叶海桐的花的形态及颜色相似，足茎毛兰通过食源性欺骗性传粉完成有性生殖繁育过程。足茎毛兰的自然结实率为20.72%，与其他食源性欺骗性传粉的兰科植物结实率(20.7%)吻合^[8]。据相关研究显示，兰科植物传粉方式主要为欺骗性传粉，在保护区开展的传粉生物学研究选择的研究对象以丰富度较高的兰科植物居多，对保护区极小种群、特有种、濒危物种如贵州地宝兰等野生兰科植物仍待进一步开展相关的传粉生物学研究。

2.2 组织培养繁育研究

兰科植物的生殖发育需要的生存环境极为苛刻，自然生境的破坏及变化，极有可能影响兰科植物的生活史进程及种群的自然更新，因此对兰科植物进行人工组织培养繁育，同时进行相应的野外回归，扩大兰科植物数量，是兰科植物保育的有效方法。雅长保护区成立有年产能50万种苗的兰科植物繁育中心，主要针对本地兰科植物种质资源进行人工有性繁育，已成功繁育的兰科植物有西藏虎头兰、铁皮石斛、红花隔距兰、长瓣兜兰、钩状石斛、云南火焰兰等50余种，并将繁育出来的种苗开展野外回归实验，成活率超过90%。同时也通过种子有性繁育及快速繁殖技术开展相应兰科植物物种研究。贵州地宝兰繁育研究结果表明，通过无菌播种及根状茎发育技术，可科学筛选出其各阶段生长发育较优的培养基^[9]；以野生贵州地宝兰优良种子苗侧芽为组织培养材料，可筛选出其最适合侧芽生根的基本培养基及最适生根的生长调节剂作为培养基配方^[10]。蓝玉甜等^[11]以西藏虎头兰种子为实验材料，应用组织培养技术开展种子无菌播种、原球茎诱导分化等试验，初步研发出种子萌发、原球茎分化和壮苗生根不同发育阶段所需的最佳培养基配方；罗玉婷等^[12]和蓝玉甜等^[13]开展钩状石斛及鼓槌石斛组织快速繁殖技术方面的研究。此外，在兰科植物繁育的基础上，雅长保护区还建设了广西雅长保护区兰科植物种质资源库，保存有兰科植物种源100多种。根据当前国内外兰科植物繁育研究相关文献显示，兰科植物以种子为材料开展有性繁育研究居多，而以组织材料开展无性繁育研究的文献偏少。因兰科植物自身的生长周期较长，有些野生兰科植物种子成熟需要1-1.5年的时间，这限制了研究的进度，如果通过无性繁育方式开展更多兰科植物快繁技术研究，不仅缩短了兰科植物繁育研究的周期，对兰科植物保育及兰花产业发展具有重要的作用。

2.3 菌根真菌多样性研究

自然界中，兰科植物种子细若灰尘，缺少完整的胚乳，仅依靠种子自身不足以完成种子萌发的营养需求。因此，几乎所有野生兰科植物的根系都与其共生真菌形成菌根，这是兰科植物生活史中的必要组成部分，也是兰科植物种子萌发及不同生长发育阶段的营养来源。所以，开展兰科植物菌根研究，了解菌根在兰科植物生活史各阶段的营养机制，有助于解决其繁育过程中遇到的种子萌发率低、生长缓慢、成年株不易开花等科学问题。

雅长保护区主要开展兜兰属、地宝兰属及石斛属兰科植物相关的菌根真菌多样性研究。孙晓颖^[14]利用光学显微镜和扫描电镜观察野生成年兜兰属植物真菌的形态及结构，并通过菌丝团分离法，对包括分布于雅长保护区的带叶兜兰、长瓣兜兰及硬叶兜兰在内的5种兜兰属植物菌根真菌进行分离鉴定，开展其菌根真菌的多样性研究。结果显示，所分离得到的16株类丝核菌(Rhizoctonia-like fungi)均属于胶膜菌属(Tulasnella)，分属8个类群(Type1-8)，其中，石灰岩地的长瓣兜兰和带叶兜兰菌根真菌属于Type1、Type2、Type7，能与3种菌根真菌类型的真菌共生；石灰岩地生长的硬叶兜兰有自己独特菌根真菌类群，即Type5和Type6。张武凡^[15]以雅长保护区3种地宝兰属植物为研究对象，通过菌丝团分离法，从地宝兰成年植株根段中的菌丝团培养获得其共生真菌，经形态鉴定和分子鉴定得知，这些真菌分属于瘤菌根菌属(担子菌纲胶膜菌属)和镰刀菌属，其中瘤菌根菌属与参考序列的亲缘关系极为接近，且具有强烈的专一性；而贵州地宝兰与多花地宝兰较之地宝兰菌根真菌的专一性更强，这可能是限制其分布范围的因素之一。王娅妮^[16]利用3种方法及3种分离培养基对12种野生石斛属植物根部内生真菌进行分离培养，获得内生真菌152株，经鉴定分别归属3门9纲22个分类单元。研究结果显示，同种石斛属植物的内生真菌多样性，广西雅长保护区生境显著高于贵州生境，同时将优良兰科植物菌根真菌制成单一液体菌剂，对铁皮石斛组培苗进行移栽接菌试验，经接菌处理过的铁皮石斛组培苗移栽的成活率、新根、新芽、茎粗、株高及鲜重增长量显著高于未接菌的组培苗。林少芳^[17]对美花石斛内生真菌进行研究，结果表明，不同植株间真菌分离率异性大，差异区间在66.7%；附生不同宿主根段的真菌分离率差异性不大。

3 保护区兰科植物保育研究发展方向

雅长保护区分布有极其丰富的野生兰科植物种质资源，是开展兰科植物研究的热点区域，但因保护区成立时间短，保护区自身科研人才短缺等因素，以保护区兰科植物资源为研究对象的相关文献数量相对不是很丰富，还有大量与保护区兰科植物相关的科学研究工作亟需开展。再者有部分兰科专家对保护区兰科植物资源现状进行了调查，并提出科学保护对策，但在资源开发利用及推广领域仍然较落后。结合实际，保护区兰科植物保育研究今后的发展方向主要有以下5点。

3.1 加强原地保护，保护兰科植物生境

兰科植物生存对生境要求极其苛刻，细微的生境变化都有可能会对兰科植物的生存造成很大的威胁，而大气变暖、人类活动等是生境变化的主要因素。兰科植物最好的保护方式是在保护好其生境完整的前提下进行原地保护。因此，保护区需要合理制定保护措施，加强生境保护力度，避免因人类活动、牛羊放牧等因素造成生境破坏，同时开展兰科植物原生境生态指标监测，时刻关注生境的变化动态，必要时可通过合理的人为干涉确保生境的原生性和完整性，以便达到最好的保护目的。

3.2 加强菌根真菌营养机制研究，加大繁育及野外回归

兰科植物菌根真菌与其生活史的每个阶段都有密切的相关性，是兰科植物生长发育各个阶段的营养来源，不同兰科植物的生长所需要的菌根真菌具有高度的专一性。许多兰科植物，特别是濒危兰科植物，在繁育上遇到难题的主要原因可能是不清楚菌根真菌在兰科植物生长发育中所起的营养供给作用及机理，目前对兰科植物菌根真菌的营养作用机制的研究还很缺乏。因此，需要通过与科研院所合作的方式，开展兰科植物菌根真菌营养机制研究，以解决兰科植物繁育难题，进而加大繁育力度，并将繁育出来的种苗野外回归，同时开展必要的野外回归试验监测。

3.3 加强科研合作，建设兰科植物生态定位站

为解决保护区自身科研力量薄弱、科研条件缺乏的问题，通过加强与国内外科研院所及高校相关兰科植物研究专家的合作交流，开展更多领域的兰科植物科学研究，是促进保护区兰科植物保育研究的最有效方法。目前国内外有很多从事兰科植物研究的专家以保护区野生兰科植物资源为研究对象，开展传粉生物学、菌根真菌多样性、生殖隔离、遗传学等方面的研究，但研究力度仍不大，也不够系统全面，持续性研究难以维持。通过合作的方式，以科研院所或高校为主要科研力量，保护区协助管理，建设兰科植物生态定位站，是保证以保护区兰科植物资源为平台，长期开展兰科植物研究的有力办法。同时，还可以以保护区兰科植物生态定位站为基础，由权威兰科植物科研机构牵头，联合植物学、生态学、遗传学、系统计划学等多领域研究机构申报科研项目，开展关于兰科植物的多学科、多领域研究。

3.4 建设保护区野生兰科植物种子库

为了避免如自然灾害、火灾等因素造成野生兰科植物灭绝的风险，对保护区兰科植物进行长期有效保存，建设兰科植物特别是濒危兰科植物资源的种子库，是未雨绸缪的举措，极有必要。利用种子库还可以开展兰科植物种子生物学研究，为繁育和保护提供保障。

3.5 加强本地兰科植物新品种研发

雅长保护区分布着丰富的野生兰科植物资源，具备很高的观赏价值，在不破坏、不威胁其自然生存的条件下，通过有性繁育和快速繁殖技术等手段进行开发利用，可以为花卉产业研发提供更多的新品种。此外，还可以在可控条件下，通过遗传杂交的方式开发更多的兰花新品种并进行推广，形成产业，促进当地的经济发展，增加当地民众的收入，反哺原生地野生兰科植物保护。