珍稀瀕危半紅樹植物蓮葉桐的研究進展

方贊山，鐘才榮，呂曉波，程成

（海南省林業(yè)科學(xué)研究院，海南省紅樹林研究院，海南 ?？?571100）

隨著濱海濕地不斷地開發(fā)利用，環(huán)境條件變化和人為活動的過度干擾，導(dǎo)致一些物種種群數(shù)量急劇減少，直至走向衰亡。對珍稀瀕危植物的生存潛力、維持機制及受威脅的因素分析，已成為保護生物學(xué)研究的熱點之一[1]。當(dāng)今生物多樣性保護研究領(lǐng)域重點關(guān)注瀕危物種資源現(xiàn)狀、生存環(huán)境、致瀕機制及種群重建手段，探討物種滅絕的可預(yù)防性[2]。在全球氣候變化和人類活動雙重影響的背景下，世界上已知的30 多萬種高等植物中，已有2 萬種處于不同程度的瀕危狀態(tài)[3]，其中，我國天然分布的紅樹植物中有近一半的種類處于不同程度的瀕危狀態(tài)，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)正面臨著嚴(yán)峻的生物多樣性喪失問題[4-5]。

蓮葉桐Hernandia nymphaeifolia為蓮葉桐科Hernandiaceae 蓮葉桐屬Hernandia常綠喬木，屬半紅樹植物，具有喜光、耐鹽堿、耐干旱、生長快等特點，分布于熱帶砂質(zhì)海岸疏林中，我國臺灣省南部、海南省文昌至三亞一帶有少量分布[6]。由于種群基數(shù)小、人為干擾等多重因素的影響，該種在我國的野生植株不超過300 株，目前已瀕臨滅絕[7-9]，現(xiàn)已被列為國家二級保護植物[10]。蓮葉桐的果實、葉片和整株植株均具有較高的觀賞價值，是海岸生態(tài)修復(fù)和園林綠化的優(yōu)良樹種之一；此外，蓮葉桐還具有極高的藥用價值，含有木脂素和生物堿類等多種藥化成分[11]，對癌癥、腫瘤、心血管疾病等有非常好的療效[12]，具有極大開發(fā)應(yīng)用潛力。

本文在文獻查閱的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來的調(diào)查數(shù)據(jù)，對蓮葉桐的地理分布資料進行梳理，從地理分布特征、形態(tài)學(xué)、生態(tài)適應(yīng)性、化學(xué)成分、繁殖技術(shù)、保護及應(yīng)用研究等方面的研究進展進行綜述，剖析該物種的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用價值，旨在為蓮葉桐的保護和相關(guān)研究提供理論參考。

1 蓮葉桐的地理分布特征

蓮葉桐分布于亞洲東南部、美洲中部、非洲西部[13]。在我國，從水平分布的緯度來看，蓮葉桐分布于北回歸線以南，屬熱帶性植物[14-16]。野生種群主要分布于臺灣島南部高雄、臺東綠島（火燒島）、恒春半島及蘭嶼（紅頭嶼）[17]；海南島東部瓊海潭門草塘村、博鰲下灶坡村[7]；文昌東郊椰林、南興村、寶峙村以及南部三亞田獨（今吉陽區(qū)）、亞龍灣公路尾端（軍用碼頭內(nèi)）、蜈支洲島等地[18-22]。此外，在南沙太平島也有少量分布[23-24]。近年來，研究者們分別在海南東寨港國家級紅樹林保護區(qū)[7]、海南清瀾港省級自然保護區(qū)、海口市桂林洋經(jīng)濟開發(fā)區(qū)[25]、海南省林業(yè)科學(xué)研究院楓木實驗林場等地開展了引種工作，但成活率都不高，長勢較弱。蓮葉桐常與椰子Cocos nucifera、欖仁樹Terminalia catappa、紅厚殼Calophyllum inophyllum、黃槿Hibiscus tiliaceus、木麻黃Casuarina equisetifolia、銀毛樹Tournefortia argentea等共同構(gòu)成沿海闊葉混交防護林帶，林下灌草種類較少，以海芋Alocasia odora等陰生草本為主。

2 蓮葉桐研究進展

2.1 形態(tài)學(xué)研究

蓮葉桐單葉互生，盾狀，葉柄幾乎與葉片等長。花單性同株，聚傘花序，腋生，兩側(cè)為雄花，中央為雌花，基部具杯狀總苞[26]；其花粉近球形，無萌發(fā)孔，外壁分層不明顯，紋飾為刺圓錐形[27]。根部木栓細(xì)胞常具較薄的細(xì)胞壁，偶見由多層栓內(nèi)層構(gòu)成的次生皮層；莖的皮層和根類似，具有致密的薄壁組織，胞間隙極少，不具縱向通氣道，分泌細(xì)胞的細(xì)胞壁具有顯著網(wǎng)紋增厚[28]；通過觀察葉片解剖橫切面發(fā)現(xiàn)[29]，上表皮細(xì)胞外具較厚角質(zhì)層和較大的細(xì)胞空隙，柵欄組織細(xì)胞呈山峰狀排列，較稀疏，海綿組織排列規(guī)則且疏松，氣孔位于下表皮，下陷，有較大孔下室，這些都有利于紅樹植物適應(yīng)灘涂中缺氧的環(huán)境，提高植物體的通氣能力[30]。此外，蓮葉桐果實特化出中空的結(jié)構(gòu)，膨大的肉質(zhì)總苞包被黑色堅硬種子1 粒，具肋狀凸起，直徑3～ 4 cm，有利于其種子貯藏，并隨海水遠(yuǎn)距離漂流傳播[31]。

2.2 生態(tài)適應(yīng)性研究

蓮葉桐分布區(qū)氣候溫暖潮濕，土壤類型多為沙土，土層較厚，其野生種群分布于距離海岸線300 m 以內(nèi)、郁閉度0.6～ 0.9 的海岸林中。作為濱海地區(qū)陽性樹種，蓮葉桐在5 月份的凈光合速率、蒸騰速率最高[32]，說明該種在夏季生長旺盛。蓮葉桐對季節(jié)性干旱、高溫、高鹽堿、土地貧瘠和間歇性水淹等惡劣環(huán)境有著良好的生理生態(tài)適應(yīng)性[12,33]，這得益于植株體內(nèi)具有較高的抗氧化酶（SOD、APX、CAT、POD 和GR）活性，通過上調(diào)抗氧化酶活性，以降低逆境脅迫對植株的膜脂過氧化，減少電解質(zhì)外滲，達到提高抗逆性的效果[34]。此外，蓮葉桐還在幼枝、多年生枝和成熟葉片中積累了較高的鹽分，用來進行滲透調(diào)節(jié)，從而使自身的水勢比外界土壤更低[35]。蓮葉桐對重金屬元素有較好的適應(yīng)能力和轉(zhuǎn)移能力，尤其是Zn 和Cu 在蓮葉桐根、莖、葉中的含量均較高，分析認(rèn)為這兩種元素為該物種生長所需元素[36]，而土壤中N、P、K 含量對蓮葉桐的生長無顯著影響[11]?？梢?，蓮葉桐幼苗的成活率和苗期生長受環(huán)境變化的影響較大，但土壤肥力對幼苗生長影響較小。

2.3 植物化學(xué)成分研究

2.3.1 化學(xué)成分提取 生物堿屬于堿性有機化合物，大多存在于植物體內(nèi)，是中草藥中重要的有效成分之一[13]。目前，從植物中尋找高效、低毒的抗腫瘤活性成分，已成為國內(nèi)外天然藥物化學(xué)研究領(lǐng)域的熱點[37]。蓮葉桐的樹枝、樹皮、葉片、種子和果實等多個部位富含生物堿等醫(yī)藥效用的化學(xué)成分。近年來，多位研究人員在蓮葉桐中提取了木脂素、阿樸菲、甾體類和芐基異喹啉生物堿等多種藥用化學(xué)成分。Chen 等[38]和Ng 等[39]選取蓮葉桐的干燥樹皮進行打粉處理，采用冷甲醇提取法分離出異喹啉生物堿和木聚糖；吳銀生[40]采用相似的方法，從蓮葉桐的種子中分離得到兩種木脂素類成分，分別為新發(fā)現(xiàn)的蓮葉桐木脂素和1,2,3,4-去氫脫氧鬼臼脂素。劉梨萍[13]對蓮葉桐乙醇提取物的石油醚和乙酸乙酯萃取部分進行了研究，從中分離得到了6β-羥基-膽甾-4-烯-3-酮等6 個單體化合物，均為首次從蓮葉桐樹枝中分離得到。Aimaiti[41]從蓮葉桐的果實中提取到了7 種新的丁醇和2 種木脂素，這些化合物在此前的研究中還未曾分離到。此外，還有13 種化合物，其中多種化合物對腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出顯著的活性。

2.3.2 藥理活性研究 蓮葉桐植株體內(nèi)富含多種生物堿類、木脂素類等化合物，具有抗病毒、抗腫瘤、鎮(zhèn)痛、抗炎、抑菌、抗血栓、抗凝等活性，在臨床上擁有廣闊的應(yīng)用前景[42]。研究證實，S-蓮葉桐堿和S-N-甲基蓮葉桐堿對非白血性白血病細(xì)胞株P(guān)388、人口腔表皮癌細(xì)胞株KB16、肺癌細(xì)胞株A549 以及結(jié)腸癌細(xì)胞株HT-29具有顯著的細(xì)胞毒作用[43]。Gu[44]從蓮葉桐的提取物中分離得到的木脂素對小鼠表皮樣JB6 細(xì)胞轉(zhuǎn)化顯示出較強的抑制活性，印證了木脂素的化學(xué)防癌作用。劉梨萍[13]分離出的6 個單體化合物中，有3 種對人體乳腺腫瘤具有很強的抗腫瘤活性?？梢姡徣~桐具有極高的藥用價值，然而目前相關(guān)的研究報道和應(yīng)用還比較少，應(yīng)結(jié)合更多的研究手段和臨床試驗，加強對其化學(xué)成分的提取、鑒定和應(yīng)用。

2.4 繁殖技術(shù)研究

2.4.1 種子育苗研究 解除種子休眠是提高種子發(fā)芽率的關(guān)鍵。目前，打破種子休眠的方法可分為兩類，即天然破眠和人工破眠。天然破眠有多種方法，但在實際生產(chǎn)生活中一般使用人工破眠的方法，包括物理法、化學(xué)法等[45]。蓮葉桐種皮堅硬，種子育苗多采用化學(xué)法。研究發(fā)現(xiàn)，將種子用高錳酸鉀溶液消毒后，采用100 mg·L-1NAA（萘乙酸）或GA3（赤霉素）進行浸泡2 h 處理，可以顯著提高蓮葉桐種子的發(fā)芽率（分別提高58.3%和64.3%）和縮短發(fā)芽時間（分別提早36 d 和21 d）[25]；而用鹽度為4‰～ 6‰的海水浸泡后置于含有廣譜殺菌劑的浸泡液中，在遮光、通風(fēng)條件下浸泡10 d 后，取出種子，去除種皮并用清水清洗，可使發(fā)芽率提高至67%～68%[46]。此方法不僅簡單且發(fā)芽率高，可見，浸泡時間延長對蓮葉桐的發(fā)芽率提高具有較大的促進作用。栽培基質(zhì)選用海泥∶細(xì)沙體積比為1∶1 的配比用于播種和育苗效果最佳，其苗木成活率比單獨選用海泥或細(xì)沙高約2 倍[47]。

2.4.2 扦插育苗研究 扦插育苗作為植物無性繁殖的主要方式，具有簡單易行、管理方便、出苗整齊、育苗速度快等特點，被廣泛應(yīng)用于種苗生產(chǎn)中。對于自然更新困難、種群數(shù)量較少的珍稀瀕危植物而言，扦插育苗無疑是最高效、快捷的方法之一[48]。相關(guān)研究主要集中在生根機理和促進生根技術(shù)方面[48-52]。馮劍選取生長旺盛、無病蟲害的蓮葉桐枝條作為插穗，開展植物生長調(diào)節(jié)劑種類、濃度以及栽培基質(zhì)的正交試驗，結(jié)果表明，采用NAA 和IBA 進行處理，扦插苗的生根率明顯優(yōu)于ABT1 處理，濃度均以200 ml·L-1最佳。蓮葉桐天然種群多生長于沙土或沙壤土中，因此，基質(zhì)配置應(yīng)綜合考慮土壤的通氣性和持水性。以紅壤土∶河沙（體積）比例為1∶1 作為扦插育苗基質(zhì)，成活率可達到85%以上[24]。

2.5 保護與應(yīng)用研究

蓮葉桐在我國已瀕臨滅絕，但一直以來人們對蓮葉桐的關(guān)注度、保護力度和研究投入都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，直至2021 年才被列入《國家重點保護野生植物名錄》[10]。目前，國內(nèi)外關(guān)于蓮葉桐的保護研究仍處于起步階段。李佳文[6]等通過測序蓮葉桐的葉綠體全基因組，研究其系統(tǒng)進化和遺傳多樣性。在應(yīng)用方面，研究主要集中在濱海防護林帶和園林綠化方面的應(yīng)用。為了提高海防林的抗風(fēng)性能、林分生物量、蓄積量和生長量，改善土壤環(huán)境，增強沿海防護林帶的生態(tài)效益，選取蓮葉桐、木麻黃、黃槿、欖仁樹和紅厚殼等海南鄉(xiāng)土樹種構(gòu)建海岸闊葉混交林[53]。就經(jīng)驗而言，蓮葉桐冠幅較寬，葉面積指數(shù)較大，抗風(fēng)性能可能會因此受到影響，但蓮葉桐為中密度木材，應(yīng)力傳播速度低[54]，反而表現(xiàn)出了較強的抗風(fēng)性。瓊海赤土村和排園村、文昌南興村等濱海地區(qū)蓮葉桐種群的生長狀況也可佐證這一點。

3 研究展望

蓮葉桐作為海南島濱海鄉(xiāng)土樹種，開發(fā)應(yīng)用潛力極大，而作為國家二級保護植物，保護力度亟待加強。目前，關(guān)于蓮葉桐的群落生態(tài)學(xué)、傳粉生物學(xué)、保護生態(tài)學(xué)以及解剖學(xué)方面的報道還比較少，結(jié)合蓮葉桐的研究現(xiàn)狀，對于蓮葉桐的保護與利用，未來可以在以下幾個方面開展研究工作：

（1）資源分布現(xiàn)狀調(diào)查

目前，對于蓮葉桐野生種群和人工種群分布的具體位置、個體數(shù)量、年齡結(jié)構(gòu)、生境條件、群落物種組成等信息掌握不夠完整，且為十多年前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。近年來，隨著濱海地區(qū)的土地開發(fā)利用，蓮葉桐種群再次遭到破壞。在今后的科研工作中，可進一步開展蓮葉桐資源調(diào)查，詳細(xì)掌握其種群的分布現(xiàn)狀、種群結(jié)構(gòu)、群落特征等信息，建立基于GIS 的物種信息數(shù)據(jù)庫，為今后蓮葉桐的保育與研究提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）種群結(jié)構(gòu)與動態(tài)預(yù)測研究

種群結(jié)構(gòu)是植物種群的重要屬性，反應(yīng)種群個體在空間上的組成方式，包括徑級結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和高度結(jié)構(gòu)等[55-58]。種群結(jié)構(gòu)受生物因素（如種內(nèi)、種間競爭、病蟲害和人為干擾等）與非生物因素（如土壤理化性質(zhì)、氣候、海拔和光照等）的綜合影響，通過分析蓮葉桐的種群結(jié)構(gòu)有助于了解其種群的生存現(xiàn)狀、生態(tài)特性和更新策略，進而預(yù)測蓮葉桐野生種群的動態(tài)發(fā)展過程及其潛在的生態(tài)學(xué)機制[59]。為揭示蓮葉桐的致瀕因素和制定科學(xué)合理的保護措施提供參考。

（3）繁殖生態(tài)學(xué)研究

物種存在繁殖障礙是其導(dǎo)致其瀕危的主要因素之一，關(guān)于蓮葉桐的開花物候、繁殖系統(tǒng)和傳粉生態(tài)學(xué)等方面仍缺乏關(guān)注。海南島蓮葉桐野生種群僅瓊海排園村和文昌南興村等少數(shù)幾個種群能正常開花結(jié)果外，其他種群均表現(xiàn)為不開花或只開花不結(jié)果[7,12]。造成蓮葉桐出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因有可能與環(huán)境條件的復(fù)雜變化致使花粉敗育有關(guān)，抑或是植物的“大小年”對結(jié)果的影響等，今后的研究可結(jié)合形態(tài)解剖學(xué)等方面進行研究，以期提高蓮葉桐的開花率和座果率。

（4）保護與野外回歸研究

加強種苗繁育研究，全面掌握蓮葉桐的生物學(xué)特性和繁殖特性，加快人工培育步伐，得到種苗后，在適宜生境開展回歸種植，擴大種群數(shù)量，增強種群的穩(wěn)定性和可持續(xù)發(fā)展能力。此外，對蓮葉桐野外種群及其生境加強保護，對受威脅林分制定撫育措施，如疏伐林內(nèi)其他過密的樹種，降低郁閉度，提高幼齡樹的生存空間，減小競爭壓力，加強巡護和監(jiān)測，降低人為干擾等非生物因素造成的影響。

（5）開發(fā)利用研究

在蓮葉桐植株體內(nèi)提取到多種藥用價值極高的化合物，部分化合物的結(jié)構(gòu)和抗腫瘤活性機制尚未明確，有待進一步研究。蓮葉桐自然分布于沿海防護林中，對海岸帶防災(zāi)減災(zāi)，防風(fēng)固沙，提高生態(tài)安全等方面具有積極作用，并且蓮葉桐也是極具熱帶本土特色的園林綠化樹種，但受限于種苗數(shù)量，在生態(tài)修復(fù)和園林綠化中也極少應(yīng)用。因此，在今后的工作中應(yīng)深入挖掘蓮葉桐潛在的生態(tài)價值、藥用價值和觀賞價值，加大種苗培育力度，合理推廣應(yīng)用，以期實現(xiàn)蓮葉桐種群的可持續(xù)發(fā)展。