何松, 胡艷華, 劉琴, 張銳, 鄭希龍, 吳磊*

波緣水蕹，中國水蕹科一新記錄種

何松1, 胡艷華2, 劉琴2, 張銳3, 鄭希龍4, 吳磊2*

(1. ?？谑袧竦乇Ｗo(hù)管理中心，?？?570135；2. 中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院，長沙 410004；3. 中國科學(xué)院上海辰山植物科學(xué)研究中心，上海 201602；4. 廣東藥科大學(xué)中藥資源學(xué)院，廣州 510006)

基于形態(tài)學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)研究報道了中國水蕹科(Aponogetonaceae)一新記錄種：波緣水蕹(Roxb.)，該種與水蕹()相似，但區(qū)別在于葉片邊緣明顯波狀，基部多為楔形。結(jié)合相關(guān)資料和標(biāo)本研究，對該種的形態(tài)特征進(jìn)行了描述并提供了彩色照片。

水蕹屬；濕地；水生植物；海南；新記錄

水蕹屬(L. f.)隸屬于水蕹科(Apono- getonaceae)，全世界約有57種，分布于亞洲、非洲和大洋洲，其中非洲熱帶種類最為豐富，約有33種[1-3]。該屬植物均為多年生草本，且為淡水生, 由于姿態(tài)優(yōu)美，多數(shù)種類作為觀賞水草被廣泛栽培于水族館或魚缸中[2]。到目前為止，中國僅記載1種水蕹(A. Camus)，產(chǎn)中國東南部各省區(qū)，常生于淺水塘、溪溝及蓄水稻田中[4-5]。

2019年11月，筆者在考察海南濕地植物時, 在定安縣龍門鎮(zhèn)嶺架村附近的淡水河中發(fā)現(xiàn)1種未知的沉水植物居群。該植物外形及習(xí)性與水蕹相似, 均為淡水草本，有卵球形的根莖和草質(zhì)的披針形葉片，且葉片上具有平行脈和較多的次級橫脈。但二者的葉片邊緣及葉基明顯不同，前者葉片邊緣明顯波狀，基部多為楔形，而后者葉片全緣，不呈波狀，基部多為鈍或微心形。之后，筆者對該居群進(jìn)行跟蹤觀察并引種10株至上海辰山植物園，但至今未觀察到花果。鑒于此，筆者進(jìn)一步開展了形態(tài)學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)研究，以期確定該種植物的名實問題。

1 材料和方法

1.1 材料

材料采自海南省定安縣龍門鎮(zhèn)嶺架村附近的淡水河中。野外觀察和測量了30株個體的形態(tài)特征，用于形態(tài)學(xué)比較研究，并引種了10株至上海辰山植物園。采集2株植物完好的葉片，用硅膠干燥，置于-20℃冰箱保存，用于分子試驗。憑證標(biāo)本(嚴(yán)岳鴻等Fern08117和嚴(yán)岳鴻等Fern08120)保存在上海辰山植物園(CFS)。

1.2 DNA的提取、PCR擴(kuò)增和測序

DNA的提取采用CTAB法[6]，將提取的DNA產(chǎn)物溶于TE緩沖液中，并保存在-20℃冰箱中備用。參照Tamura等[7]的方法，對葉綠體L基因序列進(jìn)行擴(kuò)增，采用Shinwari等設(shè)計的引物[8]，擴(kuò)增程序為：95℃預(yù)變性2 min；然后95℃變性30 s, 50℃退火30 s，72℃延伸30 s，共25個循環(huán)；最后72℃延伸5 min。PCR產(chǎn)物送至生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行CE測序(sanger測序)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析

將所得序列在GenBank數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行比對,結(jié)果表明與水蕹屬的一些種類相似度最高。因此, 根據(jù)Donald等[9]的方法，從GenBank中下載水蕹屬物種及外類群水牛膝(Willd.)和(R. Br.) Buchenau的相關(guān)序列(表1)，利用最大簡約法(maximum parsi- mony, MP)和貝葉斯法(Bayes inference, BI)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。

表1 來自GenBank的水蕹屬物種和外類群的rbcL序列登錄號

-: 無標(biāo)本信息。

-: No specimen information.

最大簡約法運用PAUP4.0b[10]軟件，所有位點權(quán)重相同，序列隨機添加，進(jìn)行啟發(fā)式搜索運算1 000次，采用分支交換算法(tree bisection-reconnection, TBR)，保存所有步長相等的樹，得到嚴(yán)格一致樹。自展分析重復(fù)1 000次，每次隨機添加10個序列重復(fù)，每次重復(fù)取樣保存100棵樹(nchuck=15; chuck score=5)。貝葉斯分析運用軟件MrBayes 3.2 X86[11]。在貝葉斯分析之前，使用Jmodeltest 2.1軟件上對各個DNA片段的核算替代模型(models of nucleotide substitution)進(jìn)行估算，利用Akaike信息標(biāo)準(zhǔn)(akaike information criterion, AIC)來檢測模型的擬合情況得到供貝葉斯分析的最佳核酸替代模型為GTR+G[12]。在貝葉斯分析法時，采用馬爾可夫鏈蒙特卡洛方法(Markov chain Monte Carlo, MCMC)基于最適合的模型用3條熱鏈和1條冷鏈對每個數(shù)據(jù)組進(jìn)行300萬代的平行運算，每100代保存1棵樹，直至SDSF值降至0.01以下，起始25%的樣本作為舍棄樣本(burn-in sample)的樹，用達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后的樹來計算貝葉斯后驗支持率(posterior probabilities, PP)。

2 結(jié)果和分析

基于葉綠體L基因片段的數(shù)據(jù)矩陣包含了29條序列，比對后的序列長933 bp，其中變異位點94個，簡約信息位點45個，保守位點839個?；贚序列片段利用最大簡約法和貝葉斯分析法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，但最大簡約法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹中多數(shù)分支的支持率偏低(圖1)。

系統(tǒng)發(fā)育樹表明，本研究的所有水蕹屬植物(包括本研究的2個個體)均聚為一支，組成單系(BS= 100%; PP=1.00)，說明定安縣的這個水生植物居群系水蕹屬植物。其中，水蕹與Hellq. & S. W. L. Jacobs、F. Muell. ex Benth、H. Bruggen、Hellq. & S. W. L. Jacobs、H. Bruggen.和Hellq. & S. W. L. Jacob.形成1個具有較高支持率的分支(BS=83%; PP=1.00)，而本研究采集的2株個體與Roxb.聚為一支(BS=83%; PP=1.00),說明其與Roxb.關(guān)系較近，而與水蕹關(guān)系更遠(yuǎn)。

圖1 基于葉綠體片段rbcL構(gòu)建的貝葉斯樹。分支上、下的數(shù)字分別代表貝葉斯后驗概率(PP)和似然性分析的自展值(僅標(biāo)注BS≥50的值)。

從形態(tài)上看，定安縣采集的植株外形與水蕹相似，但前者葉片邊緣明顯波狀，基部多為楔形(圖2: B, C)，與后者明顯不同[1,4-5]，而與Roxb.和de Wit一致。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，定安縣采集的植株體上有一些類似花序梗的頂端具有繁殖體(圖2: C, D)，這個結(jié)構(gòu)也與Roxb.的模式標(biāo)本(圖3: A)和de Wit的等模式標(biāo)本一致(圖3: B)。已被并入的1個異名[1,13]。因此，鑒于形態(tài)學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)的研究結(jié)果，我們認(rèn)為，在海南定安縣發(fā)現(xiàn)的這種水生草本植物系水蕹屬的, 為中國首次記錄，亦為最北的分布記錄。

3 分類處理

波緣水蕹 新擬

Roxb., Hort. Beng. 26, 1814, nom. inval. et Fl. Ind. 2: 21. 1832; Bruggen, Blumea 18(2): 465. 1970; Cook, Aquat. Wetl. Pl. India 49. 1996; Yadav & Gaikwad, Bull. Bot. Surv. India 45: 66. 2003; Bhat, Fl. South Canara 81. 2014; Biju et al., Int. J. Curr. Adv. Res. 8: 5261. 2017.

多年生水生草本。塊莖卵球形或圓柱形，1～ 2 cm×1～1.5 cm，下部有許多纖維狀的須根。葉沉沒水中或漂浮水面，草質(zhì)；葉柄呈鈍三角形，沉水的葉柄長10～15 cm，浮水的葉柄長可達(dá)40 cm，白色或黃褐色，易斷，無毛；葉片橢圓狀披針形至狹披針形，12～20 cm×1.4～2.5 cm，基部常為楔形, 有時鈍，先端鈍，綠色至棕綠色，邊緣明顯波狀，平行脈4～6條，脈間由排列緊密的細(xì)葉脈連接?；ㄝ汩L約20 cm，圓柱狀，沉于水中；穗狀花序單一, 長2～10 cm；佛焰苞常宿存，長1～3 cm，草質(zhì)，先端漸尖?；▋尚?，無梗；花被片2枚，淡紫色，倒卵形至長圓狀倒卵形，3～6 mm×1.6～2 mm，基部具爪，先端鈍，具中脈，早落；雄蕊6枚；花絲長1.3～ 1.5 mm；花藥近圓形，2室，縱裂；雌蕊3～6枚, 離生，子房3室，每室胚珠2顆。果為蓇葖果，5～ 7 mm×4 mm，頂端漸狹成一外彎的短鈍喙[1]。

圖2 波緣水蕹。A, B: 生境; C: 植株; D: 繁殖體; E: 塊莖。

引證標(biāo)本：海南省定安縣龍門鎮(zhèn)嶺架村，2019年11月8日，海拔73 m，嚴(yán)岳鴻等Fern08117 (CSF); 同地，嚴(yán)岳鴻等Fern08120 (CSF)。

生境：生長于水質(zhì)良好的淡水河流中，海拔約70 m。常見伴生植物有水菜花[(Wall.) Dandy]、水毛花[subsp.(Miquel) T. Koyama]、毛蕨[(Willd.) H. Ito]和邢氏水蕨(Y. H. Yan & R. Zhang)等。

分布：中國、印度、孟加拉國、印度尼西亞、馬來西亞、緬甸、泰國；中國分布新記錄，見于海南。

附注：到目前為止，波緣水蕹僅發(fā)現(xiàn)于海南定安縣龍門鎮(zhèn)嶺架村附近的河流中，隨著調(diào)查的深入, 應(yīng)會有更多的分布點被發(fā)現(xiàn)(海南還分布著大量的濕地區(qū)域，如?？谘蛏綕竦?。

圖3 波緣水蕹的模式標(biāo)本(Roxburgh’s drawing 936) (A)和Aponogeton stachyosporus de Wit的等模式標(biāo)本(Sinclair SFN40652, L, barcode L0050360)(B)。箭頭: 繁殖體。

根據(jù)調(diào)查，波緣水蕹在野外呈片狀分布，未見單株散生。同時，在近1年持續(xù)的監(jiān)測和實驗室觀察中均未見其開花，但見一些類似花序梗的頂端具有繁殖體(圖2: C, D)。這種特殊的繁殖現(xiàn)象可為其種群數(shù)量維持和擴(kuò)大產(chǎn)生作用：其一，每個繁殖體都可成長為1個新個體，這似乎可解釋該種在野外呈片狀分布的成因；其二，這些繁殖體與花序未伸出佛焰苞時的形態(tài)極其相似，可減少真正的花序被魚或水鳥牧食，提高有性繁殖的幾率。關(guān)于其獨特的繁殖方式，Yadav等[1]在修訂印度水蕹屬植物時,亦指出該種野外或室內(nèi)栽培的植株均極少開花，主要靠營養(yǎng)繁殖。

濕地被稱為“地球之腎”，具有調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保護(hù)生物多樣性和維持區(qū)域生態(tài)平衡等多種功能，生態(tài)價值巨大，且關(guān)系著一個區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展[14]。隨著人類活動的影響，一些濕地遭到嚴(yán)重破壞，濕地面積逐漸萎縮，生境每況愈下。目前，波緣水蕹所在濕地已經(jīng)出現(xiàn)大量的鳳眼藍(lán)[(Mart.) Solms]、大薸(L.)等外來入侵植株，如果不及時控制或清理，包括波緣水蕹在內(nèi)的其他本土水生植物的生存將受到嚴(yán)重威脅。

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Roxb., A Newly Recorded Species of Aponogetonaceae from China

HE Song1, HU Yan-hua2, LIU Qin2, ZHANG Rui3, ZHENG Xi-long4, WU Lei2*

(1. Haikou Wetland Protection and Management Center, Haikou 570135, China;2. College of Forestry, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; 3. Shanghai Chenshan Plant Science Research Center, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201602, China; 4. School of Traditional Chinese Medicine Resources,Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou 510006, China)

Based on morphological and molecular evidences,Roxb., discovered in Hainan Province, is reported as a newly recorded species of Aponogetonaceae from China. It is similar toA. Camus, but differs by its leaf blade undulate at margin and cuneate at base. Additionally, a detailed description and color photographs are provided herein.

; Wetland; Aquatic plant; Hainan; New record

10.11926/jtsb.4317

2020-10-09

2020-11-23

?？谑辛謽I(yè)局資助項目(HNJC2019-0801)資助

This work was supported by the Haikou Forestry Bureau (Grant No. HNJC2019-0801).

何松(1967～ )，男，本科，林業(yè)工程師，主要從事濕地保護(hù)工作。E-mail: 1209947117@qq.com

Corresponding author. E-mail: wuleiibk@163.com