
前言
莲(lotus),也称莲花、荷花、水芙蓉等,是莲科(Nelumbonaceae)莲属(Nelumbo Adans.)植物的统称,具有食用、药用、观赏、文化和生态等方面的重要价值,也是植物系统进化学研究的重要材料。尽管据报道莲的化石种类很多,但莲属现存仅有两种,即分布于俄罗斯南部、亚洲大部和大洋洲北部的亚洲莲(Nelumbo nucifera Gaertn.)和分布于中北美洲的美洲莲[N. lutea (Willd.) Pers.]。美洲莲的经济价值小,除了作为观赏荷花(即花莲)的育种亲本外,现已很少被栽培和利用。相反,亚洲莲是中国和俄罗斯的保护植物(国家林业和草原局,1999),具有十分重要的经济价值,被中国、印度、日本、泰国、越南等多数亚洲国家广泛栽培和综合利用。
中国是亚洲莲的资源分布和多样性中心之一,也是莲的主要栽培区、加工利用和育种国,除了拥有全球数量最多的栽培品种外,还存在大量野生资源。然而,随着农业和工业发展进程加快,土地和水资源被过度开发利用,加上全球气候变暖和自然灾害的影响,导致野生莲的原有生境受到极大破坏,野生莲的种群不断减少和变小。例如:1987年在辽宁省开原市老城镇莲花村一处20亩*左右的池塘生长有野生莲,后池塘被填平作为耕地,所幸1988年引种到辽宁职业技术学院后得以保留(同王日新先生交流);黑龙江省抚远市东极荷花园的野生莲因2013年发生洪涝,几乎全被淹没死亡;我国南方可能已不存在真正的野生莲居群,海南省万宁市和乐镇联丰村的一处疑似野生子莲居群因生境恶化和缺乏管理而面临灭绝风险。另一方面,有关我国的野生莲资源及其多样性以前尽管开展过一些研究,但工作比较零散、不全面、系统深入性有限。例如20世纪90年代,董振华、王其超等零星地调查过黑龙江野生荷花资源(董振华等,1996abcd;王其超等,1997);薛建华针对黑龙江地区的野生莲(薛建华,2006)、刘艳玲仅针对国内外11个居群分别开展了居群多样性分析(刘艳玲,2013)。此外,一些野生莲资源处于旅游景区,其生存及纯度因景区开发和管理不当而受到影响,如山东省滕州市微山湖湿地和湖南省岳阳市君山区的团湖公园已发现人工引种的荷花品种和野生莲发生杂交,产生了混杂;河北省白洋淀景区内荷花品种展示区,也发现了野生莲和栽培莲发生自然杂交,这对野生莲资源的纯度甚至生存构成严重威胁,如果不积极采取相关措施实施保护,我国野生莲的资源遗传多样性就会面临降低、甚至重要遗传基因丢失的风险。然而,当前这些问题尚未引起相关部门的足够重视。
资源的保护和合理利用必须建立在对资源深度了解的基础上,因此,针对我国的野生莲资源多样性及其保护现状急需开展系统调查和研究,必须弄清哪些资源是野生(近野生)的?现有野生莲资源的分布概况及居群多样性如何?哪些是优势资源?东北野生莲同俄罗斯、日本、韩国分布的莲的亲缘关系如何?野生莲资源有哪些受威胁因子?现有湖泊、湿地野生莲资源是否受到人工引种栽培资源的影响及影响程度如何?在开发利用过程中需要采取何种防范措施?野生莲迁地引种栽培后的适应性表现如何?如何有效地保护和科学利用我国的野生莲资源?种种科学及技术问题不一而足。目前,关于野生莲资源分布和多样性研究还很不充分,缺乏对野生莲资源分布现状、居群大小和多样性水平的准确理解,十分不利于资源的科学保护和合理利用。因此,在前期调查研究的基础上,我们通过申请课题立项,整合文献调研、专家咨询、野外实地考察以及生态学、形态学、园艺学、分子生物学等多学科手段和技术方法开展研究和分析,试图回答上述问题。
课题组自2011年成立以来,将调查分析世界莲属资源的多样性和保护现状作为重要的研究方向之一。特别是在上海市绿化和市容管理局科技攻关项目的持续支持下,在全国相关单位科技人员和荷花爱好者的协助下,我们先后多次对国内野生莲资源的分布和现状开展了实地调查,采集了大量的生物学数据和分子实验样品。通过形态学聚类方法、分子标记技术和更新的简化基因组测序分析,对中国的野生和疑似野生莲资源的身份进行了鉴定,深入理解了资源的分布特征、居群大小、居群间的亲缘关系和重要代表性居群的遗传多样性。为使这些研究成果更多地被科研技术人员和公众了解、利用,避免将来可能出现重复性调查和研究,提高全民的野生莲资源的保护意识,我们将十年间的研究结果整理成书,并建立了“中国野生莲资源数据库”,以供全国的科研、科普和资源保护工作者参考,也为我国野生莲资源的保护和合理利用提供科学依据。
除前言外,《中国野生莲》一书内容共包括8章,分别为:第1章莲的形态特征,第2章莲的分类,第3章中国野生莲的资源调查,第4章野生莲莲子的形态特征,第5章中国野生莲的形态多样性及亲缘关系,第6章中国野生莲的遗传多样性及亲缘关系,第7章中国野生莲资源主要居群介绍,第8章中国野生莲资源的分布特征及保护策略,致谢;其中,核心内容是第7章,该章从北到南依次对分布在全国各地的野生莲居群和疑似野生莲资源进行了全面介绍,包括每个居群的地理位置(含经纬度坐标)、水域面积及野生莲所占大体比例、水深、形态特征(植株和花高度、叶片大小和质地、花色、花被片数、雄蕊和心皮数目、果实形态等)、同近似居群的比较描述、保护和开发利用现状,并配上生境和居群的个体形态特征组图。这些综合信息将为不同资源的鉴定、欣赏、科研生产取材和保护提供翔实准确的数据。
尽管本书已对前十年的科研工作进行了全面总结,但我们的调查研究仍然在继续和深入。在野外调查方面,进一步开展查漏补缺工作,采集不同居群更完整的形态学数据,补充拍摄野生莲的照片,采集地下茎、莲子等材料开展全面引种,通过同质化栽培试验观察,并全面开展自交,验证资源的纯度。待收集全材料后再开展一次更全面的分子分析,结合文献和专家考证、野外考察、人工栽培和自交实验等数据对中国野生莲和疑似野生莲资源进行更全面和科学的评价。期待5–10年后再版《中国野生莲》专著,更新在线数据库。那时,相信呈现在大家面前的将是一本关于中国野生莲资源多样性及其保护现状的更全面、更翔实和更权威的资料。
前言参考文献
董振发,辛孝先,朱官有,等. 黑龙江省荷花资源及利用[J]. 北方园艺,1996a,(02):51–53.
董振发,辛孝先,朱官有,等. 黑龙江省荷花资源及利用[J]. 北方园艺,1996b,(03):64–65.
董振发,辛孝先,朱官有,等. 黑龙江省荷花资源及利用[J]. 北方园艺,1996c,(04):64.
董振发,辛孝先,朱官有,等. 黑龙江省荷花资源及利用[J]. 北方园艺,1996d,(05):43–44.
国家林业和草原局. 中国国家重点保护野生植物名录(第1批), 国务院于1999年8月4日批准.
李娜, 黄勇勤,刘艺平,等. 河南省野生荷花资源的现状与保护[J ]. 河南科学, 2011,29(10):1190–1193.
刘艳玲. 莲野生居群遗传多样性评价及高密度遗传连锁图谱的构建[D]. 华中农业大学, 2013.
王其超,陈耀东,辛春德,等.黑龙江野生荷花资源考察[J ]. 中国园林,1997, (04):39–41.
薛建华, 卓丽环,郭玉民,等. 黑龙江省野生莲资源的现状及保护[J]. 哈尔滨师范大学自然科学学报, 2005, (02):87–91.
薛建华,卓丽环,周世良. 黑龙江野生莲遗传多样性及其地理式样[J]. 科学通报, 2006, (03): 299–308.
致谢
本书的研究内容分别得到上海市绿化和市容管理局的科技攻关项目“莲属的几个科学问题研究及国际荷花资源圃、数据库建设(F112421,2011-2014)”和“中国野生莲资源的多样性及保护(G182412,2018-2020)”支持。
在野外调查中,衷心感谢荷花及水生植物界的同行们提供的各种帮助!他们是:王日新、刘欣、柳斌、徐钢、朱天龙、向高登、侯世雄、魏大元、许建安、蔡良运、杨光、柳鹏、徐惠凤等。
第1章 莲的形态特征 / 1
1.1 根 / 3
1.2 茎 / 4
1.3 叶 / 5
1.4 花 / 6
1.5 果实 / 10
1.6 种子 / 10
本章参考文献 / 11
第2章 莲的分类 / 12
2.1 物种分类 / 15
2.2 生态型分类 / 15
2.3 用途分类 / 17
2.4 按生长状态分类 / 18
本章参考文献 / 19
第3章 中国野生莲的资源调查 / 20
3.1 调查对象及范围 / 23
3.2 调查方法 / 23
3.2.1 文献调查 / 23
3.2.2 专家咨询 / 23
3.2.3 野外调查 / 23
3.3 调查结果 / 29
3.3.1 中国野生莲的分布现状 / 29
3.3.2 中国野生莲的保护现状 / 30
本章参考文献 / 31
第4章 野生莲莲子的形态特征 / 40
4.1 莲子形态测定与分析 / 43
4.2 结果 / 45
4.2.1 不同地区野生莲的莲子形态和重量差异 / 45
4.2.2 野生莲的莲子形态特征与地理环境因子的相关性 / 51
本章参考文献 / 53
第5章 中国野生莲的形态多样性及亲缘关系 / 54
5.1 北方野生莲的形态多样性及亲缘关系 / 57
5.1.1 性状选择及测量方法 / 57
5.1.2 数据处理和统计 / 60
5.1.3 结果与分析 / 61
5.1.4 结论与讨论 / 83
5.2 全国野生莲的形态多样性及亲缘关系 / 87
5.2.1 性状选择及测量方法 / 87
5.2.2 结果与分析 / 89
本章参考文献 / 94
第6章 中国野生莲的遗传多样性及亲缘关系 / 96 / 1
6.1 分子标记分析 / 99
6.1.1 分子样本采集 / 99
6.1.2 分析方法 / 104
6.1.3 结果与分析 / 107
6.1.4 讨论 / 120
6.2 基于RAD-seq技术对中国野生莲的多样性分析 / 124
6.2.1 材料与方法 / 124
6.2.2 结果与分析 / 130
6.2.3 讨论 / 142
本章参考文献 / 145
第7章 中国野生莲资源主要居群介绍 / 152
7.1 东北野生莲 / 155
7.1.1 黑龙江野生莲 / 155
7.1.2 吉林野生莲 / 187
7.1.3 辽宁野生莲 / 201
7.1.4 内蒙古野生莲 / 213
7.2 华北野生莲 / 232
7.2.1 河北野生莲 / 234
7.3 华东野生莲 / 237
7.3.1 山东野生莲 / 237
7.3.2 安徽野生莲 / 244
7.3.3 江苏野生莲 / 266
7.3.4 江西野生莲 / 285
7.4 华中野生莲 / 289
7.4.1 湖北野生莲 / 290
7.4.2 湖南野生莲 / 310
7.5 西南野生莲 / 323
7.5.1 四川野生莲 / 323
7.5.2 云南野生莲 / 327
7.6 华南野生莲 / 331
7.6.1 广东野生莲 / 331
7.6.2 海南野生莲 / 332
本章参考文献 / 337
第8章 中国野生莲资源的分布特征保护策略 / 338
8.1 中国野生莲资源的分布特征 / 341
8.2 中国野生莲资源的保护策略 / 342
附录A 核基因组ISSR引物序列信息 / 345
附录B 核基因组SSR引物序列信息 / 349
附录C 核基因组EST-SSR引物特征信息 / 355
附录D 测序结果统计 / 357
附录E 高质量测序数据过滤与序列比对结果统计 / 367
附录F 群体SNP的数目与类型统计 / 377
致谢 / 383
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