邱智敏，李賀鵬，陳楠楠，王 珺，房瑤瑤，岳春雷，朱 弘*

（1. 臺(tái)州市林業(yè)技術(shù)推廣總站，浙江臺(tái)州 318000；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江杭州 310023；3. 浙江省濕地研究中心，浙江 杭州 310023）

日本莢蒾〔Viburnum japonicum（Thunb.）Spren?gel〕，亦稱海島莢蒾，為五福花科（Adoxaceae）〔原忍冬科（Caprifoliaceae）〕莢蒾屬（Viburnum）常綠灌木或亞喬木。由于其自然分布區(qū)狹窄和野外種群分散且數(shù)量稀少，且受到人類活動(dòng)的頻繁干擾，日本莢蒾種群面臨生境地喪失、種間競爭弱與天然更新慢的局面，現(xiàn)已列入《浙江省重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》（第一批）和浙江省極小種群保護(hù)物種。盡管自1825年由德國植物學(xué)家Anton Sprengel 命名以來，至今已有196 年歷史，然而相較其他植物，有關(guān)日本莢蒾研究進(jìn)展十分緩慢。在實(shí)地調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外報(bào)道及研究進(jìn)展，從該物種的地理分布與資源概況、分子系統(tǒng)發(fā)育與遺傳多樣性、植物化學(xué)成分與潛在功效、抗性生理、繁育技術(shù)的多個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)概述，旨在提高人們對(duì)該物種的認(rèn)識(shí)，為其今后的科學(xué)研究、資源保護(hù)及開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

1 地理分布與資源概況

依據(jù)全球生物多樣性信息網(wǎng)絡(luò)（Global biodiver?sity information facility，GBIF，https：//www.gbif.org/）的在線查閱，日本莢蒾主產(chǎn)于西太平洋海島，最集中出現(xiàn)在日本琉球群島、九州島和本州島的關(guān)東地區(qū)。而在中國大陸其野生種群自北向南僅零星分布于浙江舟山東極列島（東福山島）［1］、臺(tái)州臨海東磯列島（頭門島、田岙島和雀兒岙島）及臺(tái)州椒江臺(tái)州列島（上大陳島）［2］。同時(shí)，在我國臺(tái)灣北部海岸亦有少量分布。此外，2003 年又在韓國西南海域的全羅南道可居島（Gageo-doIsland）發(fā)現(xiàn)并作為韓國新記錄種予以報(bào)道［3］。總之，從植物區(qū)系上說，日本莢蒾是典型的中國-日本間斷分布種，針對(duì)該種的研究有助于探討華東植物區(qū)系與日本、朝鮮半島的親緣關(guān)系及東亞海島植物的起源、演化等科學(xué)問題。

實(shí)地調(diào)查表明，日本莢蒾野生種群大多生長在海島山坡、雜木林下及亂石堆中（圖1）。但不同種群間在生境狀況、個(gè)體數(shù)量、群落特征等方面存在較大差異，其中以上大陳島和田岙島為種群數(shù)量保存最多，且后者先后開展了兩次回歸引種；頭門島現(xiàn)有種群均引種自田岙島，東福山島種群緯度分布最高且個(gè)體數(shù)量最少（表1）。

表1 日本莢蒾在浙江省的地理分布及種群現(xiàn)狀Table1 Geographic distribution and population status of V. japonicum in Zhejiang Provience

圖1 日本莢蒾的野生生境及物候?qū)W觀測Fig. 1 Wild habitat and phenological observation of V. japonicum

2 分子系統(tǒng)發(fā)育與群體遺傳多樣性

當(dāng)前，應(yīng)用DNA 條形碼技術(shù)已經(jīng)成為進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域的基本研究手段。為明確日本莢蒾的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與分類地位，應(yīng)夢豪等［4］利用雙親遺傳的核糖體DNA內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（Internal transcribed spac?ers，ITS）核基因片段，與屬內(nèi)的其它17 種植物開展序列比對(duì)，結(jié)果表明宜昌莢蒾（V. erosum）與其的遺傳距離最?。?.015）。而基于ITS 與3 個(gè)葉綠體片段（rbcL、matk 和psbA-trnH）的聯(lián)合序列分析顯示，日本莢蒾分別與莢蒾（V. dilatatum）、宜昌莢蒾和浙皖莢蒾（V. wrightii）共同構(gòu)成一個(gè)高支持度的莢蒾復(fù)合體（complex）分支，但分支內(nèi)種間的親緣關(guān)系不甚清楚［5］。隨著高通量測序與生物信息學(xué)的迅速發(fā)展，獲得和比較完整的葉綠體全基因組序列近年來開始嶄露頭角。為澄清莢蒾屬的系統(tǒng)發(fā)育位置和分類地位，韓國學(xué)者先后多次對(duì)日本莢蒾及其近緣種的葉綠體全基因組進(jìn)行測序分析。例如最初的報(bào)道［6］顯示日本莢蒾首先與煙管莢蒾（V.utile）并連同其它4 種植物在五?；苾?nèi)聚為一支，這與DNA條形碼結(jié)論并不一致，可能與取樣不足有關(guān)。隨后在增加取樣基礎(chǔ)上的兩次聚類結(jié)果均支持日本莢蒾與宜昌莢蒾的關(guān)系最近，并暗示兩者或從最近祖先分化不久［7-8］。

為探明日本莢蒾的遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性水平，蔣明等［9］對(duì)其8 個(gè)居群共125 份樣品進(jìn)行了簡單序列重復(fù)區(qū)間擴(kuò)增多態(tài)性（Inter-simple sequence repeat，ISSR）分析，結(jié)果顯示，日本莢蒾在物種水平上的遺傳多樣性水平較高（多態(tài)性位點(diǎn)百分率PPB=96.67%，基因多樣性指數(shù)H=0.3581和香濃信息指數(shù)I=0.227 3），而在居群水平上的遺傳變異較低（遺傳分化系數(shù)Gst=52.71%），推測島嶼之間的地理隔離導(dǎo)致的基因流受限可能是其居群間遺傳分化較高的主要原因。

3 植物化學(xué)成分與潛在功效

早在20 世紀(jì)70 年代，就有日本學(xué)者Ohigashi和Koshimizu［10］首次從日本莢蒾葉片中提取出烯丙基苯酚（佳味酚），其有效活性和相關(guān)化合物被證明是一種黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）成蟲與幼蟲的天然生長抑制劑。 隨后Iwagawa 和Hase 兩位學(xué)者［11］又成功分離出一種新型及兩種已知的環(huán)烯醚萜苷化合物，從而明確了日本莢蒾葉片苦味成分的來源。為應(yīng)對(duì)社會(huì)人口老齡化帶來的阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）發(fā)病率日趨增高問題，從天然植物中尋找有效藥用成分已經(jīng)成為當(dāng)今醫(yī)藥研究的熱點(diǎn)方向之一。其中，乙酰膽堿酯酶（Acetylcholinesterase，AchE）的缺失被認(rèn)為是導(dǎo)致AD 癥的關(guān)鍵原因，我國學(xué)者楊慧霞等［12］在前期發(fā)現(xiàn)日本莢蒾葉片和果實(shí)中含有大量AchE 抑制物的基礎(chǔ)上，利用成熟葉片測定了該類提取物對(duì)AchE 的抑制率，并對(duì)其提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，從而為今后治療老年癡呆癥的高效藥物開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

4 生理生化

4.1 干旱脅迫

為探討日本莢蒾對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)能力和對(duì)策，李瑞嬌等以2 年生實(shí)生苗為研究對(duì)象系統(tǒng)開展盆栽控水梯度實(shí)驗(yàn)，綜合生物量和生理生化指標(biāo)［13］以及光合-熒光特征參數(shù)［14］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明在輕中度干旱條件下，日本莢蒾幼苗表現(xiàn)出一定的抗逆性與適應(yīng)性，但隨著土壤水分含量的降低，幼苗受脅迫程度也逐漸增加，長期重度干旱下（含水率＜6.38%）可致其死亡。作者由此推測海島干燥的生境是致使該種群更新擴(kuò)散困難的重要原因之一，并建議進(jìn)行遷地保護(hù)和栽培過程中需注意及時(shí)補(bǔ)充土壤水分，以保證植物正常生長。

4.2 光照強(qiáng)度

為明確日本莢蒾生長對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)能力，夏云飛［15］等通過設(shè)置4 個(gè)光強(qiáng)梯度，對(duì)日本莢蒾3年生幼苗的生長和生理生化指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，日本莢蒾全光照下受到嚴(yán)重的光抑制，而遮陰條件下正常生長，其中在85%的遮陰條件下仍有一定的耐陰性，在60%遮陰條件為最適?？梢娙毡厩v蒾在幼苗階段具有一定的耐陰性，這與其野外生境的實(shí)際調(diào)查結(jié)果是一致的。

5 繁育技術(shù)

5.1 扦插育苗

扦插繁殖是獲取植物無性系材料最重要的方式之一。陳獻(xiàn)志等［16］應(yīng)用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)為日本莢蒾在不同溫度和生根劑吲哚乙酸（Indoleacetic ac?id，IAA）處理濃度的扦插條件無損篩選提供了新方法。結(jié)果表明扦插苗在恒溫培養(yǎng)溫度為20℃，IAA濃度為0.1%處理?xiàng)l件下，測定得到的光合電子傳遞速率（Electron transport rate，ETR）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（Photochemical quenching，qP）與非光化學(xué)猝滅系數(shù)（Non-photochemical quenching，NPQ）均顯著高于其它處理組，顯示出較好的光合生理功能，這也與海邊晝夜溫差相對(duì)較小、海島植物生長在相對(duì)恒溫環(huán)境的習(xí)性相符合。

5.2 播種育苗

由于莢蒾屬植物普遍存在生理后熟和形態(tài)后熟等復(fù)雜休眠機(jī)制［17］，陳獻(xiàn)志等［18］又研究了不同采收期和貯藏方式對(duì)日本莢蒾種子出苗率的影響。結(jié)果表明日本莢蒾最佳采摘期為12月中旬，出苗率達(dá)78.67%；在室內(nèi)沙藏40 cm 時(shí)，其種子出苗率最高（52%）。上述結(jié)果與日本莢蒾生長地晝夜溫差小、濕度高的海島生境是相適應(yīng)的。

6 致瀕原因及展望

6.1 日本莢蒾致瀕原因分析

極小種群植物的致瀕原因往往是復(fù)雜多樣的［19-20］。首先，重大地質(zhì)歷史事件造成的島嶼隔離和生境片段化是宏觀尺度上限制其自然分布范圍狹窄和種群數(shù)量稀少的歷史成因。由于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)、冰川覆蓋等造成的地理隔離限制了日本莢蒾基因流的長距離擴(kuò)散，使得種群經(jīng)歷瓶頸效應(yīng)，物種遺傳多樣性顯著降低。其次，日本莢蒾自身生物學(xué)特性與生存能力下降造成的種群自我更新困難可能是其最主要內(nèi)部原因。日本莢蒾為中性偏陽樹種，性喜溫暖濕潤的海洋性氣候，且種子存在后熟機(jī)制。野外群落調(diào)查顯示，雖然日本莢蒾的母株結(jié)實(shí)率與種子的出苗率實(shí)際并不低，然而出苗后即面臨林下較高的郁閉度、瘠薄干燥的土壤以及激烈的種間競爭（主要為柃木）、病蟲害等不利因素，導(dǎo)致幼樹大量死亡，隨著演替的進(jìn)行，種群逐漸衰退。最后，人為干擾下的棲息地喪失和生境異質(zhì)性的問題正在日益凸顯。島上村民農(nóng)業(yè)開墾和伐薪燒炭導(dǎo)致資源的破壞。近年來隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多島嶼被開發(fā)成旅游景區(qū)（如上大陳島等），島上基礎(chǔ)設(shè)施的興建（如道路、水庫、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能發(fā)電設(shè)備等）也侵占和破壞了許多日本莢蒾原有的生境。

6.2 日本莢蒾資源的科學(xué)研究、保護(hù)與開發(fā)利用

盡管科研工作者已經(jīng)在資源分布、親緣關(guān)系、藥用功效、群體遺傳、生理生態(tài)、引種擴(kuò)繁方面對(duì)日本莢蒾開展了一定工作，但在種群生態(tài)學(xué)（如種群結(jié)構(gòu)、分布格局和種間競爭）、繁殖生物學(xué)（如繁育系統(tǒng)、傳粉生物學(xué)和自然雜交）、保育遺傳學(xué)和島嶼生物地理學(xué)等領(lǐng)域的研究尚未系統(tǒng)開展。僅以保育遺傳學(xué)為例，未來工作可基于莢蒾屬基因組數(shù)據(jù)篩選出特異性的DNA 條形碼，構(gòu)建單倍型系統(tǒng)演化關(guān)系，結(jié)合重大歷史事件及人類活動(dòng)干擾歷史，明確其遺傳變異的時(shí)空格局和瀕危驅(qū)動(dòng)因素，從而為保育政策的制定提供理論指導(dǎo)。

從極小種群保育學(xué)角度看［21］，保護(hù)日本莢蒾，應(yīng)優(yōu)先采取就地保護(hù)措施。針對(duì)野生日本莢蒾集中分布點(diǎn)，特別是田岙島與上大陳島，應(yīng)劃分和建立特定的自然保護(hù)小區(qū)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測其所在群落生境特征及種群生存現(xiàn)狀，結(jié)合生理生態(tài)特點(diǎn)研發(fā)和配套就地保護(hù)的小生境調(diào)控技術(shù)，如林下?lián)嵊胧⑼寥辣Ｋ龇实?。在此基礎(chǔ)上，在鄰近島嶼與沿海內(nèi)陸地區(qū)進(jìn)行適度的近地保護(hù)與遷地保護(hù)實(shí)驗(yàn)，開展擬遷地生境的適宜性評(píng)價(jià)，確定遷地保護(hù)地點(diǎn)與范圍；同時(shí)繼續(xù)加強(qiáng)繁育技術(shù)與引種馴化研究，為擴(kuò)充種群數(shù)量和生境修復(fù)奠定種苗基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)野外回歸引種的最終目標(biāo)，使日本莢蒾得到長期有效的保護(hù)。

日本莢蒾是我國野生莢蒾屬中為數(shù)不多的常綠種，具有特別的觀賞和應(yīng)用價(jià)值，其植株終年枝繁葉茂、花開爛漫、果實(shí)艷麗，因而特別適宜作庭院綠化與園林綠化觀賞。同時(shí)，因兼具優(yōu)良的抗旱、抗鹽堿性等生理特性，亦可作為沿海丘陵水土保持林、防風(fēng)固沙林及生物防火林帶中下層混交造林樹種，極具開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。