2. 中国科学院大学, 北京 100049;
3. 广东石门台国家级自然保护区管理局, 广东 英德 513000
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Administration of Guangdong Shimentai National Nature Reserve, Yingde 513000, Guangdong, China
丹霞梧桐(Firmiana danxiaensis)是锦葵科(Malvaceae)梧桐属中国特有种,仅零星分布在广东北部地区。在《中国高等植物红色名录》中,被评为极危等级(CR)[1]。2021年7月发布的《“十四五”林业草原保护发展规划纲要》(http://www.forestry.gov.cn/main/5461/20210819/091113145233764.html)中列出了50种极小种群野生植物抢救性保护名单,有15种极危种,丹霞梧桐名列其中。该种由徐祥浩等[2]于1987年基于2号标本描述发表,模式标本(黄智明7415,CANT)于1986年8月16日采自丹霞山; 另一号标本由敖惠于1986年5月在丹霞山采集, 无采集号。丹霞梧桐自发表后一直被认为是丹霞山特有种,然而,2014年钟平生在南雄市全安镇和古市镇丹霞地貌、2019年李远球在英德市横石塘镇喀斯特地貌、2020年笔者在始兴县丹霞地貌均发现丹霞梧桐的疑似植物,并经笔者野外观察和标本鉴定后确认为丹霞梧桐的新分布点[3–4]。至此, 丹霞梧桐在广东北部地区已有丹霞山、南雄、英德和始兴4个分布点,并且在丹霞地貌和喀斯特地貌下均能正常生长繁育后代,目前已在群落地理区系成分[5]、遗传多样性[6–7]、种子萌发[8]、栽培保育[9]、潜在适生区预测[10]和cpDNA的特征[11–13]等方面进行了研究。然而,本种自发表后,全面的形态学研究还未见报道。准确的物种鉴定和形态描述是珍稀濒危植物保护的基础,本文对2种地貌(丹霞地貌及喀斯特地貌)下的植株宏观形态特征进行了比较研究,从而完善丹霞梧桐的形态描述,以期提供全面、准确的分类学鉴定特征
1 材料和方法 1.1 材料于2020年12月、2021年1、4、5和7月前往丹霞梧桐(Firmiana danxiaensis)的4个分布点对15个居群进行野外观察,拍摄植株、叶、花和果实等特征的照片,记录丹霞梧桐的生态学及生物学特性,观测其生长和分布情况,并采集标本。
1.2 方法每分布点选择5株开花、结实植株进行形态观测,共采集20份标本。测量树高、胸径、花序大小, 同时记录树干颜色、花序类型及着生方式、被毛情况。将采集的叶、花、果标本带回实验室,测量叶柄和叶片长度,在体视显微镜下解剖并观察花和种子的结构并拍照。
2 结果和分析 2.1 始兴新分布的发现2020年12月笔者前往始兴,对护林员发现的疑似丹霞梧桐新分布点进行确认。丹霞梧桐为落叶乔木,12月叶已落,仅看到绿色的树干及树下枯黄的近圆形叶片,初步判断是梧桐属植物。笔者于2021年5月丹霞梧桐花期再次前往进行确认,根据紫红色顶生花序确定是丹霞梧桐。在始兴有3处分布(图 1),至此始兴丹霞地貌为丹霞梧桐在广东北部地区的第4个分布点(表 1)。
2020年报道丹霞梧桐在英德新分布共10株, 其中英城镇4株,横石塘镇6株[4]。在2021年4和5月丹霞梧桐花期于英德进行野外调查时,根据生境相似性原理和紫红色花序顶生的群落外貌特征, 更新其在横石塘镇分布的株数,约有80株。同时发现丹霞梧桐在英德更多的分布点,旗山(113°21′ 39″ E,24°23′33″ N)约有100株,黄花镇(112°54′16″ E,24°12′17″ N)约有10株。
2.3 形态特征丹霞梧桐叶簇生于小枝顶端,小枝圆柱状。叶柄长4~25 cm,无毛;叶片近圆形,8~25 cm,薄革质,全缘或稀顶端3裂,基部心形,顶端尾尖, 无毛,基出脉7条。
花序紫红色,顶生于枝顶或生于多年生枝。花序由总状花序构成,单个花序长5~15 cm,多个总状花序交互互生在明显伸长的花序轴上组成圆锥花序,长20~50 cm,宽10~30 cm,3~12个圆锥花序聚生枝顶构成大型复合花序,由约300~1 500朵花组成。
花浅紫色;萼片5深裂至基部,从花初开到完全开放,经历180°翻折,相互缠绕(图 2: A, B)。萼片正面底部红色,长0.5 mm,向上有白色长柔毛,长1 mm,其余密被白色短柔毛(图 2: C)。花初开时萼片正面基部1/3处呈黄绿色(图 2: A),之后逐渐变为紫红色(图 2: B)。背面基部深紫色,其余浅紫色,密被白色短柔毛(图 2: D)。雌花的败育雄蕊由5部分组成,每部分有3~5个花药互生向上堆叠,共同包被子房基部到中上部(图 2: A, B)。花药17~25枚,不纵裂没有花粉粒展露(图 2: E),缺少雄性功能, 因此雌花属于形态型两性花,功能型雌花。子房紫色,被白色星状毛,5室,每室胚珠2~5枚(图 2: F, G)。柱头伸长远高于子房,5花柱在柱头合生,花初开柱头白紫色,受精后变为褐色。
雄花的雄蕊群在雌雄蕊柄顶端,由5部分花药聚合组成,排列方式同败育雄蕊,花药纵裂露出黄色花粉粒,约7 500~15 000个(图 2: I)。雄蕊群在花粉散尽后由黄色变成褐色(图 2: H),接着掉落。在体视显微镜下发现雌雄蕊柄顶端是5角形开口, 开口的下方有类似柱头结构(图 2: J),进一步解剖看到完整的雌蕊,紫褐色,被白色星状毛(图 2: K)。横切发现有黄色胚珠,为败育雌蕊。因此雄花属于形态型两性花,功能型雄花。雄花花萼长度、颜色及被毛等情况同雌花(图 2: A)。
在体视显微镜下解剖花结构并拍照,测量和计算14个数量性状(表 2)。丹霞梧桐的多数数量性状在4个分布点相近,丹霞山居群的子房直径、败育花药明显小于南雄、始兴和英德居群,但花药数目明显多于其他3个分布点。
雄花在花粉粒被昆虫带走或受到干扰后掉落。雌花继续发育,合生花柱分开,蓇葖果5室围绕花梗向四周生长(图 3: B)。败育雄蕊在子房生长过程中变硬,由黄色变为褐色,退至子房基部逐渐脱落。花萼逐渐萎蔫干枯脱落(图 3: A)。花梗进入果期后继续生长,由紫色变为绿色,由肉质变为木质(图 3: B)。沿腹缝线切开果皮,正常发育胚珠白色,败育胚珠墨绿色。
蓇葖果发育过程中,果皮由紫色变为绿色(图 3: D, E),成熟时黄褐色(图 3: F, G),由肉质变为膜质(图 3: H, I),成熟时薄而脆(图 3: J, K),胚珠由白色变为绿色(图 3: D, E),成熟时棕褐色,种皮起皱(图 3: N)。每总状花序结果1~2个,多见1个(图 3: C)。蓇葖果每室有种子1~4粒(图 3: H, J),有4粒种子的占46%,仅有1粒的占10% (表 3)。
基于4分布点15个丹霞梧桐居群的野外调查和体视显微镜解剖观测,本研究总结的丹霞梧桐形态特征和徐祥浩等[2]发表新种时的描述存在不同程度的差异; 如叶柄长度、叶片大小、花序大小、雄蕊数目、蓇葖果每室种子数及花序、花萼被毛等; 徐祥浩等[2]的描述缺少败育雄蕊、败育子房、花萼在开花前后期颜色变化和果皮、种皮发育前后颜色变化等特征。为提供全面及准确的分类学特征,对丹霞梧桐形态描述进行修订或补充。
Firmiana danxiaensis H. H. Hsue & H. S. Kiu J. S. China Agric. Univ. 8(3): 2. 1987.
落叶乔木,3~8 m高;树干绿色或黑棕色,小枝圆柱状,带绿色,无毛。叶柄4~25 cm,无毛; 叶片近圆形,8~25 cm,薄革质,全缘或稀顶端3裂,基部心形,顶端尾尖,无毛,基出脉7条。圆锥花序顶生或侧生于多年生枝条,长20~50 cm,宽10~ 30 cm,花序轴粗壮,明显伸长,3~12个圆锥花序聚生枝顶构成大型复合花序;花萼紫色,深裂至基部,花初开到完全成熟翻折180°,两面密被白色绒毛,正面底部红色,基部有白色长柔毛,基部1/3处花初开时黄绿色,成熟后期变为紫红色,背面基部深紫色,9~12 mm×2~3 mm;雄花的雄蕊群在雌雄蕊柄顶端,由5部分花药聚合组成,雌雄蕊柄顶端包被的败育子房梨形且甚小;雌花子房圆球形, 紫色,被白色星状毛,5室,败育雄蕊包被在子房外围,花药17~25个,黄色,不纵裂。蓇葖果成熟前肉质,绿色,成熟时膜质,黄褐色,有柄,成熟前开裂成叶状,倒披针形,6~10 cm×2~4 cm。蓇葖果每室有种子1~4个,成熟前绿色,种皮光滑, 成熟时褐色,种皮起皱;种子椭球状,横径8~10 mm, 纵径5~8 mm。花期4—6月,果期7—8月。
分布于广东丹霞山、南雄、始兴和英德,生于丹霞地貌和喀斯特地貌,多见于海拔100~300 m的石山陡坡。
3 讨论自2014年报道丹霞梧桐在南雄的新分布[3]后, 对丹霞梧桐的研究日趋增加,但缺少形态学研究, 形态描述依旧沿用1987年[2]版本。丹霞梧桐在丹霞山首次发现时仅有8株,数量有限。但目前丹霞梧桐在广东北部地区已知有4个县级分布点,已开展了居群调查,因此,有必要开展修订形态描述,为物种鉴定提供全面、准确的分类学特征。本文结合实地调查和体视显微镜解剖观察,整理出丹霞梧桐的形态特征,对原始描述[2]进行了修订或补充,4个分布点的丹霞梧桐形态特征相同,但有几个数量特征存在明显差异,如丹霞山分布的丹霞梧桐子房和败育花药明显小于其他3个分布点,雄蕊数目则明显多于其他3个分布点,这可能和4个分布点的小气候及土壤营养状况差异有关。
在丹霞梧桐落叶期及花、果期进行实地调查和标本鉴定,确认了丹霞梧桐在始兴的新分布,更新了丹霞梧桐在英德横石塘镇的分布现况,同时发现其在英德旗山和黄花镇的新居群。丹霞地貌和喀斯特地貌在广东分布广泛,丹霞地貌有66处,其中丹霞山面积最大[14],喀斯特地貌总面积6 208 km2, 集中在广东北部地区及西北地区[15]。根据生境相似性原理,结合丹霞梧桐在花期紫红色花序顶生显著的外貌特征,在广东北部地区的丹霞地貌和喀斯特地貌进行系统全面的调查,可能会发现更多丹霞梧桐居群的分布;截至2021年,已知的4个分布点中,丹霞山面积最大,大量丹霞梧桐居群分布其中,数量多;南雄全安镇苍石寨的丹霞梧桐居群分布集中且株数多,但古市镇仅约有10株;英德和始兴分布的丹霞梧桐居群小且株数少,彼此间空间距离较远。可见4个分布点的居群特征存在差异,可在此基础上研究不同地貌不同分布点丹霞梧桐的野外维持机理,针对性地提出丹霞梧桐的保育策略,促进其繁育。
致谢 在野外调查和采集标本过程中,得到了丹霞山管委会陈昉副主任、陈再雄园长,南雄市林业局钟平生工程师和始兴林业局陈尚福局长的大力支持,并派出护林员参与野外调查,在此深表谢意!
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