种质资源保存的战略问题和面临的挑战

植物种质资源保存,特别是种子库保存是各种迁地保护措施中最为经济有效的方法。通过对成千上万个物种的有效保存,种子库为减缓物种的灭绝和气候变化对生物多样性的影响发挥了特别关键的作用。本文较为详细地介绍了“中国西南野生生物种质资源库”的立项背景和最新进展,同时介绍了世界上其它几个主要的植物迁地保存设施,特别是英国皇家植物园的“千年种子库”。结合“全球植物保护策略”讨论了中国植物濒危状况,估计我国受威胁的物种比例达20—25％,甚至更高。本文还简要讨论了种子保存中的一些科学问题,包括超低温保存,并强调了植物分类学和种子生物学的学科建设在植物种质资源保护中的重要意义。     

对国家植物园体系建设“统筹原则”的一些见解

我国建设国家植物园体系所提出的“统筹就地保护与迁地保护相结合的原则”是进一步推动《生物多样性公约》在我国实施的一个重要新举措。这需要国家植物园对其不同功能植物栽培保存种群大小的统筹协调,需要与我国其他植物园的濒危植物迁地保护统筹协调并注重统筹提升我国植物迁地保护的有效性等。此外,由于我国一些植物园与国际顶级植物园几乎都是同步开展受严重威胁的濒危植物迁地保护及其科学研究,所取得的成果各有千秋,而且在保护的有效性上都存在着或多或少的问题,所以“国家植物园将对标世界顶级植物园”的提法是值得商榷的,我们的做法应是“他山之石,可以攻玉”。     

广西稀有濒危植物迁地保护评价

从迁地保护的内容、适应性、有效性等方面对桂林植物园迁地保护稀有濒危植物进行评价,结果表明:迁地保护的稀有濒危植物科学性强,96%以上的物种有科学记录,除了银杏等少数几个种属于“保护性收集”外,其它都是“具有保护意义的收集”;75%的种适应或基本适应迁移地的环境,原分布于广西的种明显比分布于广西区外的种适应性更强。按照最小存活种群的标准,该园有73种稀有濒危植物迁地保护有效。     

中国植物引种栽培及迁地保护的现状与展望

本文在概要总结我国植物引种驯化和迁地保育的历史基础上,全面综述了中国植物园迁地保育植物的现状和特点、中国农作物种质资源保护现状、野生植物种子库的进展。我国植物园迁地栽培植物约396个科、3,633个属、23,340个种;我国农作物资源保存数量达到41.2万份,涉及作物种及近缘种1,890个;我国野生生物种质资源库收集植物种子5.4万份、7,271种植物。文章同时阐述了我国植物迁地保护存在的问题并对相关领域的未来发展进行了展望:(1)启动《中国迁地栽培植物志》编研计划;(2)部署迁地保护与就地保护的整合研究;(3)加强我国特有植物类群的迁地保育原理和方法研究;(4)促进基于迁地保育濒危植物的野外回归:(5)拓展重要植物资源的评价及发掘利用。     

注意植物迁地保护中的遗传风险

稀有濒危植物迁地保护的长期目标之一就是要保护物种的遗传多样性和进化潜力。介绍了稀有濒危植物在植物园迁地保护过程中存在的一系列遗传风险。由于引种或取样的不足,容易导致被保存的物种缺乏足够的遗传代表性;盲目的引种、不合理的定植以及材料的来源不清则会导致稀有濒危植物的遗传混杂、近交衰退或杂交衰退;人为选择和生长环境的改变也容易造成濒危物种对迁地保护的遗传适应。在实际的迁地保护工作中,这些遗传风险往往被忽视。植物迁地保护中遗传风险将严重影响稀有濒危物种的回归和恢复。植物园应当重视濒危植物的遗传管理,以降低或避免迁地保护中的遗传风险。Abstract: Conserving genetic diversity of rare and endangered species and their evolutionary potential is one of the long-term goals of ex-situ conservation. Some potential genetic risks in ex-situ conservation in botanical gardens are presented. The preserved species may lack genetic representativity because of poor sampling. Inappropriate plantations, inadequate records and unclear kinships jeopardize endangered species to genetic confusion, inbreeding depression or outbreeding depression. Artificial selection and habitat conversion also potentially result endangered plants in adapting to ex-situ conservation, which had been usually overlooked. All the genetic risks can decrease the success of reintroduction and recovery. Therefore, appropriate genetic management should be carried out in botanical gardens to decrease or avoid genetic risks in ex-situ conservation.     

木兰科植物及其珍稀濒危种类的迁地保护

应用迁地保护的原理和方法,在华南植物园引种保存木兰植物１１属１２５种,其中中国１１３种,国外１２种,属哗啦诉珍稀濒危植物有２９种,从而建立了具有相当规模的木兰物种质基因库。     

珍稀濒危植物迁地保护策略中植物营养问题的探讨

营养缺乏、过量或不平衡都会直接导致植物生长繁殖障碍甚至死亡,通过改良土壤或补充矿质元素来解决这些问题是植物营养学研究的主要内容。这一学科的研究范围已经从传统人工生态系统发展到自然生态系统中。但总的来说,这一学科还没有真正渗透到珍稀濒危物种的迁地保护领域中来。中国各植物园目前正在开展大规模的珍稀濒危植物迁地保护工作,但人们都只重视了物种的引入,却忽视了它们在迁地保护过程中业已存在和可预见的生长繁殖障碍,对迁地保护植物的研究很少涉及其生长繁殖所需的营养条件。针对这一现状,本文提出了目前应开展的几项工作:(1)明确优先开展植物营养学研究的物种范围;(2)物种原产地土壤与植物化学元素背景值的分析;(3)迁地保护物种营养状况动态监测与营养诊断。该研究思路的提出,无论是从植物营养学与植物保育学的学科交叉角度,还是从珍稀濒危物种迁地保护保育策略的理论探索与解决实际问题的角度,都具有十分重要的意义。     

广西热带稀有濒危植物迁地保护地域探讨

对广西热带稀有濒危植物在广西及邻近省份植物园的引种保育进行对比研究。结果表明:大部分树种在热带和南亚热带可以正常生长,通过适当的保护措施,部分树种在中亚热带的桂林可以保存。低温和霜冻是广西热带稀有濒危树种能否成功保存的主要限制因素,因此,在引种保存过程中要注意防寒和树种的选择,以提高迁地保护的有效性。     

关于植物迁地保护若干问题的讨论

植物迁地保护将是正在建设的国家植物园体系的核心任务,然而,有关植物迁地保护在植物多样性保护中的地位与作用、我国植物迁地保护的目标应该如何确立等诸多问题尚待讨论。本文通过文献研究,简要回顾了植物迁地保护的发展历史、过去40年国内外植物迁地保护取得的成绩,澄清了人们对植物迁地保护工作的一些疑虑;结合《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》和即将发布的《支持<昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架>实施的植物保护相关的自愿补充行动》,提出我国植物迁地保护的目标应该为“对所有受威胁植物实施有效的迁地保护,包括保护其遗传的多样性和代表性”。     

我国迁地保护的国家重点保护、受威胁和特有维管植物多样性

启动实施以国家公园和国家植物园体系为主导的就地和迁地保护相结合的生物多样性保护大战略,是我国作为世界生物多样性大国之一的科学使命和责任担当。本文以国家重点保护、受威胁和中国特有维管植物为对象,系统梳理了这3类植物在我国植物园的迁地保护概况,对这些植物的生活型、物种组成和系统发育多样性进行了比较分析,以期为当下国家植物园体系建设提供科学参考和依据。结果表明,我国植物园保存的此3类植物共计7,141种,分属265科1,271属,分别占我国维管植物科、属、种总数的76%、42%和23%。在7,141种植物中,国家重点保护植物743种,受威胁植物2,095种,中国特有植物5,957种,分别占我国国家重点保护、受威胁和特有植物总数的72%、59%和37%。这些植物包括乔木2,555种、灌木1,025种、草本3,117种、攀缘类419种和水生类25种。3类植物在各植物园的物种组成共有比例较低,系统发育多样性存在显著差异。     

The role of botanical gardens in scientific research,conservation, and citizen science

Plant diversity is currently being lost at an unprecedented rate, resulting in an associated decrease in ecosystem services. About a third of the world's vascular plant species face the threat of extinction due to a variety of devastating activities, including, over-harvesting and over exploitation, destructive agricultural and forestry practices, urbanization, environmental pollution, land-use changes, exotic invasive species, global climate change, and more. We therefore need to increase our efforts to develop integrative conservation approaches for plant species conservation. Botanical gardens devote their resources to the study and conservation of plants, as well as making the world's plant species diversity known to the public. These gardens also play a central role in meeting human needs and providing well-being. In this minireview, a framework for the integrated missions of botanical gardens, including scientific research, in/ex situ conservation, plant resource utilization, and citizen science are cataloged. By reviewing the history of the development of Kunming Botanical Garden, we illustrate successful species conservation approaches (among others, projects involving Camellia, Rhododendron, Magnolia, Begonia, Allium, Nepenthes, medicinal plants, ornamental plants, and Plant Species with Extreme Small Populations), as well as citizen science, and scientific research at Kunming Botanical Garden over the past 80 years. We emphasize that Kunming Botanical Garden focuses largely on the ex situ conservation of plants from Southwest China, especially those endangered, endemic, and economically important plant species native to the Yunnan Plateau and the southern Hengduan Mountains. We also discuss the future challenges and responsibilities of botanical gardens in a changing world, including:the negative effects of outbreeding and/or inbreeding depression; promoting awareness, study, and conservation of plant species diversity; accelerating global access to information about plant diversity; increasing capacity building and training activities. We hope this minireview can promote understanding of the role of botanical gardens.     

植物园发展的动向

对国内外植物园近十余年来发展的动向进行评述,列举了近年来一系列重要的植物园国际会议与重大活动,指出当前国际植物园工作的中心任务首先是物种保护。总结和分析我国植物园发展的历史和现状、存在问题以及在园貌建设上与国际先进植物园的差距。这些差距主要表现在：（１）植物的收集量;（２）活植物数据的积累;（３）罕见植物的引种;（４）现代技术的应用。作者最后提出,我国植物园发展应把握的几个主要问题是：（１）既是多功能全方位发展,又应各具特色;（２）生物多样性是植物园永恒的主题;（３）植物园应着重物种迁地保护的研究和实践;（４）植物园应重视栽培和利用植物并着重以药用植物为对象。     

Diversity and conservation of Chinese wild begonias

Begonia, one of the most diverse plant taxa and the fifth or sixth largest angiosperm genus, consists of over 1800 accepted species. The number of species recognized within this genus has greatly increased over the past 20 years, rising from 80 to 200 species in China alone. Based on recent field surveys, the number of begonia species in China is predicted to be between 250 and 300. Given the large number of begonia species that still remain to be described, further taxonomical work is urgently required. This is especially true for Chinese Begonia, in which there is a huge diversity of habitat, habit, plant size, leaf type, flower and fruit morphology, and most species are narrowly distributed in isolated habitats that are subject to negative disturbances from climate change, as well as agricultural and industrial activities. Although the conservation status for the majority of species has been evaluated using the standards of the International Union for Conservation of Nature, the results don't represent the truth in many species, and also about 11.5% of which are data-absent. In addition, illegal collection and over-harvesting of wild begonias for ornamental or medicinal use has increased due to the rapid development of internet commerce. Far more often than predicted, these species should be categorized as rare and endangered and require immediate protection. Ex situ conservation of Chinese begonias started in 1995 and over 60% of the total species have been so far introduced into cultivation by several major botanical gardens in China. However, only few research institutions, limited funds and human resources have been involved in Begonia conservation; moreover, no project has conducted reintroduction. Therefore, more conservation-based work remains to be done. Improved conservation of Chinese begonias in the future depends on further field survey, an improved understanding of population diversity, and integrative approaches, including in situ and ex situ conservation, seed banking, and plant reintroduction. Speciestargeted conservation zones should be established for endangered species excluded from the existing nature reserves. Additionally, laws pertaining to plant protection should be extended to prevent the illegal collection and transaction of wild plants, particularly for those species with unique habitats and small populations.     

面对21世纪的中国植物园

在总结中国植物园发展历史及当前国际植物园发展趋势的基础上,论述了中国植物园面对对世纪所必须重视的5个方面。（1）植物园整体质量和特征化,作者列举了10个方面的差距。（2）药用植物的栽培、利用和保护。从药用植物分类学研究,有效成分的分析及动态研究,药用植物栽培化和“地道药材”问题4个方面论述植物园的优势和潜力。阐明了“栽培化”的涵义。（3）引种和物种保护,指出广泛引种的重要性和重点种类迁地保护的必要性,并首次提出了“濒危生境”这个术语及其概念。指出了未来引种理论研究的方向及其对农业生产的意义。（4）活植物收集圃信息系统。（5）科普教育。作者认为,虽然不少植物园目前还面临着或多或少的困难,但就整体而言,未来的10年将是植物园继续较大发展的10年。     

国家植物园植物文化建设与植物多样性保护和管理

生物文化对生物多样性保护具有重要意义,植物园的形成和发展在历史长河中处处体现着人类因物质和精神需求而形成的植物文化。现代植物园在植物迁地保护上虽然做出了卓越贡献,但其植物文化的建设稍显滞后。在全球生物多样性保护工作的开展过程中,传统文化对生物多样性保护和生物资源可持续利用的重要作用越来越被重视。在此背景下,该文探讨了生物文化多样性和生物多样性之间紧密联系、共同演化的关系,回顾了早期植物园和我国古典园林中植物文化的体现; 通过对全球3 085个现代植物园主要功能的分析,发现开展了民族植物学研究的植物园占比7.36%,开展了保护生物学研究的植物园占比11.18%,制定了植物保护计划的占比17.18%,从而揭示了现代植物园保护功能的提升和文化功能的弱化。基于当前植物园植物多样性有效保护中对植物文化建设的需求,该文进一步分析了我国植物园植物文化建设的不足,主要包括:(1)植物物种多样性信息中植物文化信息数据不足;(2)对生物多样性保护中传统知识惠益分享的考虑欠缺;(3)缺少以文化展现植物多样性的主题园。在此基础上,该文聚焦国家植物园植物多样性保护和管理的目标,从植物多样性保护和利用、惠益共享、公众参与3个层面对国家植物园体系中的植物文化建设提出了建议,以期为我国建设具有中国生态文明特色的国家植物园体系提供参考。     

Plant diversity and conservation in China: planning a strategic bioresource for a sustainable future

China is one of the richest countries for plant diversity with approximately 33 000 vascular plant species, ranking second in the world. However, the plant diversity in China is increasingly threatened, with an estimated 4000–5000 plant species being threatened or on the verge of extinction, making China, proportionally, one of the highest priorities for global plant biodiversity conservation. Coming in the face of the current ecological crisis, it is timely that China has launched China's Strategy for Plant Conservation (CSPC). China has increasingly recognized the importance of plant diversity in efforts to conserve and sustainably use its plant diversity. More than 3000 nature reserves have been established, covering approximately 16% of the land surface of China. These natural reserves play important roles in plant conservation, covering more than 85% of types of terrestrial natural ecosystems, 40% of types of natural wetlands, 20% of native forests and 65% of natural communities of vascular plants. Meanwhile, the flora conserved in botanical gardens is also extensive. A recent survey shows that the 10 largest botanical gardens have living collections of 43 502 taxa, with a total of 24 667 species in ex situ conservation. These provide an important reserve of plant resources for sustainable economic and social development in China. Plant diversity is the basis for bioresources and sustainable utilization. The 21st century is predicted to be an era of bio-economy driven by advances of bioscience and biotechnology. Bio-economy may become the fourth economy form after agricultural, industrial, and information and information technology economies, having far-reaching impacts on sustainable development in agriculture, forestry, environmental protection, light industry, food supply and health care and other micro-economy aspects. Thus, a strategic and forward vision for conservation of plant diversity and sustainable use of plant resources in the 21st century is of far-reaching significance for sustainable development of Chinese economy and society.     

中国各省植物园中多孔菌种类、分布和组成

多孔菌是木材腐朽菌中最关键的真菌类群, 是森林生态系统的重要组成部分。为了明确植物园对植物上真菌资源的保护状况, 在2010-2021年间, 作者对全国31个省(自治区、直辖市)的31个代表性植物园中木本植物上的多孔菌进行了系统调查、标本采集和种类鉴定, 记录多孔菌164种, 隶属于担子菌门伞菌纲6目23科79属。其中, 中国科学院西双版纳热带植物园、儋州热带植物园和广西药用植物园多孔菌种类最多, 分别有90种、46种和37种; 兰州植物园、西宁植物园和乌鲁木齐植物园物种数量最少, 分别有4种、3种和2种。在植物园中, 分布最多的物种是云芝栓孔菌(Trametes versicolor)、白囊耙齿菌(Irpex lacteus)和黑管孔菌(Bjerkandera adusta), 分别生长在24、18和18个植物园中, 而软多孢孔菌(Abundisporus mollissimus)等32种多孔菌只发现于中国科学院西双版纳热带植物园中。在164种多孔菌中, 常见种、偶见种和稀有种分别有114、40和10种。生长在植物园中的多孔菌仅占全国所有森林生态系统多孔菌总数的16%, 而植物园中发现的稀有种仅占全国稀有种总数的3.1%。在10种稀有多孔菌中, 有6种发现于中国科学院西双版纳热带植物园的天然林中, 其中4种稀有多孔菌发现于植物园内的人工林中, 占植物园所有多孔菌的2.4%, 占全国稀有多孔菌的1.3%。所调查植物园多孔菌包括了热带、亚热带、温带、北半球广布和寒温带成分, 分别包括50、45、38、20和11种, 占本研究多孔菌总数的30.5%、27.4%、23.2%、12.2%和6.7%。目前中国植物园保存了我国60%的植物种类, 包括85%的珍稀濒危植物, 但对生长在植物园中的多孔菌资源保护作用有限。因此, 对稀有多孔菌的保育仍需聚焦在森林生态系统的保护上。