全国各地的“腐尸花”正在交换花粉以保持其腐臭味

植物园需要寻找新方法来维持难以种植物种的遗传多样性。
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由于基因库浅薄,植物园和野外的巨花魔芋正面临灭绝的风险。科学家们正携手合作,以保护这个令人难忘的物种。美国植物园

道格·约翰逊 (Doug Johnson) 是一位加拿大作家、编辑和记者。此报道最初发布在 Undark

像外星生物般的巨大花朵和腐臭的气味,让巨花魔芋(俗称尸花)每年都会吸引大量游客和媒体关注到植物园。例如,2015 年,约有 75,000 人参观了芝加哥植物园,观看他们的尸花开花。超过 300,000 人在线观看了。

但尽管尸花名声在外,它的未来却不确定。截至 2019 年,植物园以及一些大学和私人收藏中大约有 500 株标本,它们之间的亲缘关系非常近——基因多样性的缺乏会使它们更容易受到疾病或气候变化等一系列问题的侵害。

尸花在其原生栖息地苏门答腊的日子也不好过,由于伐木和农作物种植带来的森林砍伐,它们在那里数量锐减。2018 年,国际自然保护联盟 (IUCN) 将该植物列为濒危物种。野外 不足 1,000 株个体。

为解决尸花以及其他六个基因库浅薄的物种基因多样性不足的问题,芝加哥植物园于 2019 年牵头启动了 濒危和特有植物物种工具与资源 (TREES) 项目。据《纽约时报》12 月报道,该项目将在合作的植物园进行广泛的基因检测。这将使参与者能够建立植物的家谱数据库,以便做出更明智的育种选择并增加基因多样性。

芝加哥植物园的保护科学家杰里米·范特 (Jeremie Fant) 表示,TREES 项目可能为未来将植物重新引入野外铺平道路,以防这七个物种之一继续减少或濒临灭绝。然而,一些专家对将外来植物的基因引入其原生栖息地表示担忧。

尸花是一种难以在其原生栖息地之外保存的植物。它很少开花,并且需要特定的温度和湿度才能模拟其原生栖息地。像 TREES 项目中的许多植物一样,这种挑剔的花也产生 难处理的种子,这些种子无法轻易储存,因为干燥和冷冻——保存种子的主要方法——会杀死它们。该项目中的其他植物则只产生少量种子,无法进行种子库保存。

虽然芝加哥植物园负责尸花的保护工作,但夏威夷国家热带植物园则负责收集和测试两种植物:Hibiscus waimeae极度濒危Phyllostegia electra。还有另外两个植物园负责其他物种,以应对这一普遍问题。

范特说:“我们植物园必须共同努力来拯救一些物种。因为我们无法独自完成。”

corpse flower in bloom
尸花开花是一种美丽但刺鼻的体验。强烈的气味吸引传粉者,这种花可能几年才开一次。美国植物园

目前,大多数植物保护工作都在种子库进行,例如秘鲁的 国际马铃薯中心和尼日利亚的 国际热带农业研究所。这些基因信息库定期冷冻种子以供长期研究和使用。在挪威北极地区,斯瓦尔巴全球种子库收藏了来自世界各地的种子备份,以防本地储存损坏。但这不适用于具有难处理种子的植物。

通常,产生这些种子的植物是温带植物——包括尸花——但也存在例外,例如橡树。根据英国皇家植物园邱园的研究,36% 的极度濒危植物具有难处理的种子。许多广为人知的作物也产生难处理的种子,例如椰子。

根据没有参与 TREES 项目的伯明翰大学植物基因保护学教授奈杰尔·马克斯特德 (Nigel Maxted) 的说法,如果一种植物具有社会经济重要性并且产生难处理的种子——比如椰子——保护主义者通常会建立所谓的“田间基因库”。这些田间基因库在同一地区种植许多相同的植物。它们占用大量空间,而且植物之间彼此靠近也增加了其他威胁。“疾病很容易蔓延到所有植株,”马克斯特德说。

因此,将植物物种分散到许多植物园或其他收集点进行保存,可以成为抵御灭绝的有用屏障,因为它大大降低了所有植物同时死亡的可能性,美国植物园副执行主任苏珊·佩尔 (Susan Pell) 说道,她也是 TREES 的参与者。

但要在植物园中促进基因多样性可能很困难,特别是对于挑剔和稀有的植物。像许多植物一样,尸花可以通过不同的方式繁殖。有时,它们会 无性繁殖:茎基部一个称为块茎的隆起物会生长变大,最终分裂,产生多个基因相同的植物。虽然这有效地增加了植物园中尸花的原始数量,但对种群的基因多样性却收效甚微。

尸花也可以有性繁殖,这需要昆虫授粉——或者在植物园里,由人工用画笔授粉。尸花没有固定的开花时间表;每株植物需要不确定的年数,并根据温度、光照、湿度和其他因素等条件不可预测地开花。

为了帮助在这种不可预测的周期中进行繁殖,芝加哥植物园正在建立尸花花粉库,当其他不相关的标本开花时,可以将花粉发送到全国各地。这些有针对性的异花授粉努力可能会产生更健康的后代。虽然 TREES 尚未促成尸花的杂交,但芝加哥植物园已采用这种方法对另一种名为Brighamia insignis(也称为“棍状甘蓝”)的植物进行了战略性杂交,该植物 极度濒危

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园艺师史蒂芬·琼斯 (Stephen Jones) 去年九月在美国植物园用画笔为尸花授粉。美国植物园

TREES 项目从尸花及其同类基因多样性低的现状开始。在过去的 100 年里,植物园只从野外收集了 20 次该植物的记录。

有时,植物园会从苗圃和私人收藏中获得稀有植物的基因。例如,美国植物园的三个尸花是从夏威夷的一位植物种植者那里获得的种子。但是,由于从野外收集植物可能困难且昂贵,植物园通常会繁殖这些标本并与其他收集点共享后代。对于基因多样性低的植物来说,这意味着原始数量的增加,但对基因健康几乎没有帮助。

马克斯特德说:“从基因多样性的角度来看,这是绝望的。”

他补充说,TREES 可能会有帮助。该项目的方法在动物界已经成功应用了很长时间。例如,许多动物园和保护组织创建 物种登记簿,用于追踪特定物种的家系。这种策略已被用来追踪全球无数受威胁物种的谱系,包括 小熊猫

马克斯特德说:“一般来说,您要做的就是最大化变异。”


虽然 TREES 可以增加本地尸花的基因多样性,但一些研究人员不确定是否应该将尸花——以及更广泛的植物——重新引入野外。特别是对于位于远离原生地的植物园里的植物。

佩尔说,存在两种相互竞争的观点。第一种观点是,只有附近的植物应该被重新引入一个地区。对于尸花来说,这可能意味着从印度尼西亚的 茂物植物园(该园有几株标本)提取。另一种观点则支持将外来植物重新引入大自然,让自然选择发挥作用,即使这意味着外来植物可能会茁壮成长或与野生同类竞争。(尽管 TREES 项目旨在使在必要时有可能将尸花重新引入野外,但迄今为止还没有任何这方面的努力。)

圣地亚哥动物园全球植物保护总监兼植物保护中心总裁兼首席执行官乔伊斯·马什金斯基 (Joyce Maschinski) 表示,重新引入也可能需要大量的时间、金钱和精力。植物在野外茁壮成长所需的长期监测和护理也是如此。同样,跨国界运输植物也可能很困难,而且各国的相关法律各不相同。不过,她补充说,从植物园植物转移花粉或种子可能更容易。

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有针对性的异花授粉努力可以拓宽该物种的基因多样性,并产生更健康的后代。美国植物园

马什金斯基说,尽管存在挑战,但保护组织和植物园在重新引入植物方面已经做得很好。这些组织在植物被放入野外后提供更多的监测、记录保存和护理,包括围起新种植的区域并浇水。

对于某些植物来说,这种方法可能是唯一的希望。马什金斯基补充说,尽管对将外来植物重新引入野外存在担忧,但特别是稀有物种否则可能会灭绝。

范特说,如果将来重新引入成为必要,像 TREES 这样的努力可以确保尸花和其他濒危植物拥有健康和多样化的种群。TREES 的研究人员还表示,他们希望这些方法能够根据需要推广到其他可以受益的物种。该项目已经在扩展,并正在向包括茂物植物园等美国以外的组织在内的植物园索取样本。

马什金斯基说,植物在其自然栖息地是初级生产者,因此,保护某些植物物种可能对环境产生“级联效应”——例如,它们滋养昆虫,昆虫滋养鸟类,鸟类滋养动物。但是,佩尔说,尸花在其原生栖息地的作用相对未知。无论它是否是关键物种,尸花仍然可以是一个有价值的宣传大使,它可以提高人们对许多其他物种所面临困境的认识。

她说:“在很多方面,我都认为尸花是植物界的熊猫。它如此迷人,人们如此着迷,以至于它可以成为宣传保护我们所有生物多样性,尤其是在植物界重要性的发言人。”

汉堡大学的生物学家西里尔·克劳德尔 (Cyrille Claudel) 说,即使 TREES 项目没有导致重新引入野外,在植物园中保护尸花也有其价值。他说,也许更简单的方法是让这些植物在野外自行发展,而不是试图让它们回归。保护圈养的尸花可以让好奇的人们继续对这些植物进行研究——或者仅仅是让人们惊叹于它们。

克劳德尔补充说,仅凭其自身价值,这种植物也值得拯救:“它可能就是地球上最酷的物种,所以我非常希望它能在自然和栽培中得到保护。”

 

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