迁地栽培植物志及植物引种驯化(黄宏文老师2013年报告)
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2013年9月底出版
中国植物多样性在全球的重要地位
• 中国植物区系是整个北半球 源自第三纪早中新世（约 20mya）的现存孑遗成分， 是大量农作物、药用植物及 园艺植物的来源 • 同时，我国是世界八大作物 起源中心之一，5000年的农 耕文明孕育了200多种本土 驯化和引种归化的作物
Nature 2002
猕猴桃驯化、选育史
（70年代末以来资源发掘、选育）
• 1978年8月由中国农业部、中国农 科院主持的全国猕猴桃科研座谈会 • 成立了全国猕猴桃科研协作组，我 国猕猴桃资源的深入系统研究全面 展开 • 27个省 (市、区) 完成了猕猴桃资 源调查，基本查清了我国猕猴桃资 源本底状况 • 从野生群体中筛选了1450多个优良 单株 • 成为近代果树品种选育史上，大规 模立足本土丰富自然资源，直接从 自然分布野生群体中进行品种选育 的典型案例
编写样式－安息香猕猴桃
与传统植物志相比，信息量更大、图片信息更直观具体，物 候、信息、栽培信息、主要用途信息，因此篇幅更大
目的、意义－分类学
• 中国植物志受到国内外植物学 者高度赞誉，但历史原因造成 模式标本及原始文献考证不 够，众多种类的鉴定待完善； 中国植物志英文版弥补了考证 的不足，但仍然缺乏基础生物 学特征的深入研究 • 迁地栽培植物志的编研将充分 利用植物园“同园”实地观察比 较的数据，为植物分类学和基 础植物学的深入提供丰富翔实 的活体植物生长发育特征数据
– 现有迁地栽培大于100种的科61个+特殊类群，如水生 植物、小科归并等卷册，预计80－100卷（册）
• 计划时间：10－20年 • 方 式：指南招标与专家推荐相结合
进展－基础数据库－科
华南
198 185 302 193 84 327
版纳 武汉 北京 昆明
247
南京 广西 庐山 仙湖 厦门 新疆
世界 ％ 中国 世界 62 71 87 219 381 12 15 80 42 79 241 c. 400 60 3144 c.10000 315 c.486 3405 c.10460
中国植物区系三大特征
起源古老、多样性丰富、特有成分高 整个北半球唯一跨越热带、亚热带、温带、寒带（边缘） 所有气候带和完整植被谱系的国家 地形、地貌复杂多变，受冰川期影响小 全球最重要的冰川期避难地、物种形成、进化、扩散地区 之一
迁地栽培植物志及植物引种驯化
黄宏文 中国科学院华南植物园(所)
内容提要
一、中国的植物多样性及《中国植物志》 二、中国迁地栽培植物志计划概要 三、植物引种驯化 四、野生果树引种驯化典型案例－猕猴桃 五、问题与展望
我国植物多样性概况
科
中国 蕨类 裸子 被子 总数
属 ％
中国
种
世界 ％ 58 2322 13025 18 53 250 980 26 31 30503 c.300000 10 33075 c.314005
植物学发展与植物采集密切相关
达 尔 文 时 期 ： 《 物 种 起 源 》, 很 多 植 物 学 家 如 J. D. Hooker, A. R. Wallace, A. Engler, Asa Gray等做出了重要 贡献，大多与野考及采集密切相关
Charles Darwin
Joseph Dalton Hooker
中国猕猴桃属植物
• 世界上有54种，21变种，约75个 分类单元 • 中国分布52种 • 大多种果实可食 • 目前商业化栽培仅一种，两变 种：中华猕猴桃（A. chinensis var. chinensis），美味猕猴桃 （ A. chinensis var. deliciosa） 海沃德
引进数
3 4 21 13 1 4 21 3 38 2 19 7 2 28
凤梨科 茜草科 天南星科 樟科 豆科
392 380 378 370 338
179 22 101 4 1
我国迁地栽培物种大于100种以上的科61个
进展－基础数据库－属
各园迁地植物属统计（排除重复后总数 3633）
2500 2000
植物园
华南 西双版纳 武汉 昆明 南京 桂林 北京 庐山 深圳 厦门 吐鲁番
迁地栽培数量 科
327 302 247 363 229 231 199 193 185 198 84
境外种数 种 种
691 982 137 211 58 9 57 9 45 23 0
属
2315 2079 1451 1323 1169 1130 844 959 744 865 331
427
引进数
58 16 20 19 6 161 21 206 12
29
科
唇形科 苦苣苔科 木兰科 景天科 莎草科 山茶科 萝藦科 杜鹃花科 秋海棠科 壳斗科 爵床科 毛茛科 鳞毛蕨科 夹竹桃科 …….
物种数
331 296 295 272 246 236 232 230 226 223 213 202 189 186
植物引种驯化与人类文明史
• 后哥伦布时代初期，土 豆、玉米、菜豆、番 茄、辣椒由美洲引入欧 洲 • 引种驯化研究演变：欧 洲、地中海（主要为药 用）－世界各地（药 用、经济、花卉等）－ 植物多样性研究（分 类、植物地理、区系 等）－全球植物区系研 究
西方对中国植物采集、引种
我国大部分植物的模式标本储藏在国外各大标本馆；大量植物种质资源 流失国外
中国植物志（FRPS)
中国植物分类学“三驾马车”
Flora of China（1989－2013）
植物志编研的本底依据资料
我国植物园引种栽培的植物 A huge garden cultivated flora
我国的植物园现状
约180个植物园，覆盖主要植物地理区系 中科院18个植物园，历史长、积累丰、区域代表性强；专 科、属、类群专类园收集、数据积累系统性强
• • • • • • •
阿司匹林 (Salcaceae)
紫杉醇Taxol 樟脑 (cinnamomum camphora) 松油醇(Pine)
托品酮 （Datura stramonium L 曼陀罗
吗啡 (罂粟)
甾体 (薯芋Dioscorea) 奎宁
长叶烯 (Pinus ponderosa等
猕猴桃属植物驯化栽培 1904－2013 近110年引种、驯化、商业化栽培、世界性产业
中国引种驯化植物概要
• 汉唐时期域外引种作物。园艺作物种类和品种的大量增加，是 汉唐间作物引种的显著特点。汉唐间引入中国有苜蓿、黄瓜、 大蒜（葫）、西瓜、芝麻（胡麻）、蚕豆、豌豆、豇豆（胡 豆）、芫荽（胡荽）、核桃（胡桃）、葱（胡葱）、石榴（安 石榴）、无花果、葡萄（蒲桃）、茉莉、槟榔、杨桃、柰、莴 苣、菾菜、菠菜、海枣（波斯枣）、扁桃、阿月浑子、齐暾果 等二十余种 • 宋、清间域外引种作物，以高产、经济作物为主，以棉花、甘 蔗种植最具历史意义；明清时期新的作物如玉米、番薯、马铃 薯、花生、烟草等先后传入中国广泛栽培。十六世纪下半叶至 十七世纪末，辣椒、蕃茄、菜豆、洋葱、南瓜等蔬菜逐渐在中 土推广种植。明清时期果蔬栽培种类比宋元时期增加约一倍。 • 我国现代作物、果蔬种类结构基本上在清代后期己经定型
迁地栽培植物名录即将出版
一个基因可以影响一个 一个基因可以影响一个 国家的兴衰， 国家的兴衰， 一个物种可以左右一个 一个物种可以左右一个 国家的经济命脉 国家的经济命脉
美国利用中国的野生大豆种质资源，育成了抗病品 种，拯救了美国的大豆产业
野生稻雄性不育系在杂交水稻 的研制中具有特殊意义
新西兰利用原产中国猕猴桃培育出主导国际猕猴桃市 场的巨大产业
2315 2079 1451 1323 844
1500 1000 500 0
1169
1130
959 744
865 331
华南
版纳
武汉
北京
昆明
南京
广西
庐山
仙湖
厦门
新疆
48.1% （1837属）在至少3个植物园有栽培
进展－基础数据库－种
至 2012各园迁地物种数（总物种数23340）
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
Alfred Russel Wallace
植物引种驯化与人类文明史
• 植物引种驯化与改良栽 培与人类文明密不可 分，如中国、希腊、罗 马、埃及；史记最早是 埃及女王Hatshepsut 对 1493 BC对东非的远征采 集 • 中国最早利用野生植物 的记载可追溯至夏朝 （2100 BC – 1600 BC） －菊花；最早引种国外 植物的记载：汉代张骞 出使西域－苜蓿和葡萄
231
229 263
199
• 除重复后总科数396，本土科288个 • 76% （301科）在至少3个植物园以上有栽培
我国迁地栽培大于100种的科
科
兰科 禾本科 蔷薇科 百合科 菊科 棕榈科 大戟科 姜科 仙人掌科
蝶形花科
物种数
879 721 705 629 595 560 505 483 479
8195 7623 4268 3771 2881 2763 2498 2229 1730 1604 608
非重复数 本土数量
396 3633 23340 288 2911 c.20000
1236
中国迁地栽培植物志（Ex situ Flora of China) －栽培在园地的‘活 植物志’
目的、意义： • 对分类学研究的支撑 • 对基础植物生物学等相关研究的支撑 • 对资源发掘利用的支撑、服务于经济社会 可持续发展
我国植物园迁地栽培植物现状
11个主要植物园迁地 栽培了38,170 种（含 亚种），剔去重复为 23,340，剔去亚种为 20,750物种 约占全国活体迁地栽 培植物物种数>90% 约占中国本土科91 ％、本土属86%、本 土种60％ 并引种国外1236种， 隶属193科、722属、
植物引种驯化史实－橡胶
• • 1493年，哥伦布踏上南美大陆，发现橡胶 1693年，法国科学家拉康达到南美， 科学家和军人思维和眼光，1736年，从秘鲁 带回有关橡胶树详细资料 1823年，英国人马金托什，制成防雨布， "马金托什"防水斗蓬 1852年，美国化学家古特义发明橡胶硫化法, 使橡胶从此成为工业原料 1876年，英国人魏克汉从亚马逊河热带丛林中采集，送到英国皇家邱园培 育，并运往新加坡、马来西亚、印尼等地种植并获得成功 1888年，英国人邓禄变发明汽胎 1897年，新加坡植物园发明连续割胶法，产量大幅度提高。野生橡胶树成 为栽培重要的经济作物 1915年，荷兰人赫尔屯在印尼茂物植物园发明橡胶芽接法，无性系繁殖 全世界天然橡胶产量为754万吨, 泰国、印尼、印度、马来西亚、中国
中国植物多样性在全球的重要地位
中国植物区系特有成分高，约有50－60％中国本土植物为 中国及临近地区特有；包括约256个特有属、约15，000－ 18，000特有种 具有大量古老孑遗类群，如：“活化石”植物水杉 （Metasequoia glyptosΒιβλιοθήκη Baiduroboides Hu et Cheng), 、银杏 （Ginkgo biloba L.）、银杉（Cathaya argyrophylla Chun & Kuang） 等等
目的、意义－相关学科
目的、意义－资源发掘利用
编研计划
• 指导思想：物种水平－个体、群体实地栽培性状 的客观性、用途的适用性、基础数据的服务性 • 注 重：生物学信息、物候信息、栽培繁殖信 息、用途信息 • 充分体现：分类信息、引种采集信息 • 彩 图：茎、叶、花、果、种 • 计划卷册：以科及重要属成卷（册）
中国植物多样性在全球的重要地位
我国是世界上植物多样性最丰 富的国家之一（仅次于巴 西），复杂的植物区系地理及 多样的生境保存了众多的孑遗 类型及分化了极高的特有植物 成分 中国有维管植物约33,000 种 蕨类 (c. 2600 种), 裸子植物 (c. 250 种), 被子植物 (>30000 种)，约占全球的 20%, 26%和 10%
8195
7623
4268 2498
3771 2881 2763 2229 1730 1604 608
华南
版纳
武汉
北京
昆明
南京
广西
庐山
仙湖
厦门
新疆
约40％在至少2个植物园以上有栽培
目前进展 －植物命名规范的核实、校正
• 迁地植物编目数据以《中国植物 志》（英文版）为主要参考。兼顾 各园的实际情况（数据审核的重点 放在确保植物名称的合法性上，物 种的鉴定由各园负责完成）。为 此，项目组专门组织人员对 《flora of China》中的数据进行 了抽取，并建成了相关数据库，以 便数据之间的比对。
中国植物多样性在全球的重要地位
• 中国植物区系是整个北半球 源自第三纪早中新世（约 20mya）的现存孑遗成分， 是大量农作物、药用植物及 园艺植物的来源 • 同时，我国是世界八大作物 起源中心之一，5000年的农 耕文明孕育了200多种本土 驯化和引种归化的作物
Nature 2002
猕猴桃驯化、选育史
（70年代末以来资源发掘、选育）
• 1978年8月由中国农业部、中国农 科院主持的全国猕猴桃科研座谈会 • 成立了全国猕猴桃科研协作组，我 国猕猴桃资源的深入系统研究全面 展开 • 27个省 (市、区) 完成了猕猴桃资 源调查，基本查清了我国猕猴桃资 源本底状况 • 从野生群体中筛选了1450多个优良 单株 • 成为近代果树品种选育史上，大规 模立足本土丰富自然资源，直接从 自然分布野生群体中进行品种选育 的典型案例
编写样式－安息香猕猴桃
与传统植物志相比，信息量更大、图片信息更直观具体，物 候、信息、栽培信息、主要用途信息，因此篇幅更大
目的、意义－分类学
• 中国植物志受到国内外植物学 者高度赞誉，但历史原因造成 模式标本及原始文献考证不 够，众多种类的鉴定待完善； 中国植物志英文版弥补了考证 的不足，但仍然缺乏基础生物 学特征的深入研究 • 迁地栽培植物志的编研将充分 利用植物园“同园”实地观察比 较的数据，为植物分类学和基 础植物学的深入提供丰富翔实 的活体植物生长发育特征数据
– 现有迁地栽培大于100种的科61个+特殊类群，如水生 植物、小科归并等卷册，预计80－100卷（册）
• 计划时间：10－20年 • 方 式：指南招标与专家推荐相结合
进展－基础数据库－科
华南
198 185 302 193 84 327
版纳 武汉 北京 昆明
247
南京 广西 庐山 仙湖 厦门 新疆
世界 ％ 中国 世界 62 71 87 219 381 12 15 80 42 79 241 c. 400 60 3144 c.10000 315 c.486 3405 c.10460
中国植物区系三大特征
起源古老、多样性丰富、特有成分高 整个北半球唯一跨越热带、亚热带、温带、寒带（边缘） 所有气候带和完整植被谱系的国家 地形、地貌复杂多变，受冰川期影响小 全球最重要的冰川期避难地、物种形成、进化、扩散地区 之一
迁地栽培植物志及植物引种驯化
黄宏文 中国科学院华南植物园(所)
内容提要
一、中国的植物多样性及《中国植物志》 二、中国迁地栽培植物志计划概要 三、植物引种驯化 四、野生果树引种驯化典型案例－猕猴桃 五、问题与展望
我国植物多样性概况
科
中国 蕨类 裸子 被子 总数
属 ％
中国
种
世界 ％ 58 2322 13025 18 53 250 980 26 31 30503 c.300000 10 33075 c.314005
植物学发展与植物采集密切相关
达 尔 文 时 期 ： 《 物 种 起 源 》, 很 多 植 物 学 家 如 J. D. Hooker, A. R. Wallace, A. Engler, Asa Gray等做出了重要 贡献，大多与野考及采集密切相关
Charles Darwin
Joseph Dalton Hooker
中国猕猴桃属植物
• 世界上有54种，21变种，约75个 分类单元 • 中国分布52种 • 大多种果实可食 • 目前商业化栽培仅一种，两变 种：中华猕猴桃（A. chinensis var. chinensis），美味猕猴桃 （ A. chinensis var. deliciosa） 海沃德
引进数
3 4 21 13 1 4 21 3 38 2 19 7 2 28
凤梨科 茜草科 天南星科 樟科 豆科
392 380 378 370 338
179 22 101 4 1
我国迁地栽培物种大于100种以上的科61个
进展－基础数据库－属
各园迁地植物属统计（排除重复后总数 3633）
2500 2000
植物园
华南 西双版纳 武汉 昆明 南京 桂林 北京 庐山 深圳 厦门 吐鲁番
迁地栽培数量 科
327 302 247 363 229 231 199 193 185 198 84
境外种数 种 种
691 982 137 211 58 9 57 9 45 23 0
属
2315 2079 1451 1323 1169 1130 844 959 744 865 331
427
引进数
58 16 20 19 6 161 21 206 12
29
科
唇形科 苦苣苔科 木兰科 景天科 莎草科 山茶科 萝藦科 杜鹃花科 秋海棠科 壳斗科 爵床科 毛茛科 鳞毛蕨科 夹竹桃科 …….
物种数
331 296 295 272 246 236 232 230 226 223 213 202 189 186
植物引种驯化与人类文明史
• 后哥伦布时代初期，土 豆、玉米、菜豆、番 茄、辣椒由美洲引入欧 洲 • 引种驯化研究演变：欧 洲、地中海（主要为药 用）－世界各地（药 用、经济、花卉等）－ 植物多样性研究（分 类、植物地理、区系 等）－全球植物区系研 究
西方对中国植物采集、引种
我国大部分植物的模式标本储藏在国外各大标本馆；大量植物种质资源 流失国外
中国植物志（FRPS)
中国植物分类学“三驾马车”
Flora of China（1989－2013）
植物志编研的本底依据资料
我国植物园引种栽培的植物 A huge garden cultivated flora
我国的植物园现状
约180个植物园，覆盖主要植物地理区系 中科院18个植物园，历史长、积累丰、区域代表性强；专 科、属、类群专类园收集、数据积累系统性强
• • • • • • •
阿司匹林 (Salcaceae)
紫杉醇Taxol 樟脑 (cinnamomum camphora) 松油醇(Pine)
托品酮 （Datura stramonium L 曼陀罗
吗啡 (罂粟)
甾体 (薯芋Dioscorea) 奎宁
长叶烯 (Pinus ponderosa等
猕猴桃属植物驯化栽培 1904－2013 近110年引种、驯化、商业化栽培、世界性产业
中国引种驯化植物概要
• 汉唐时期域外引种作物。园艺作物种类和品种的大量增加，是 汉唐间作物引种的显著特点。汉唐间引入中国有苜蓿、黄瓜、 大蒜（葫）、西瓜、芝麻（胡麻）、蚕豆、豌豆、豇豆（胡 豆）、芫荽（胡荽）、核桃（胡桃）、葱（胡葱）、石榴（安 石榴）、无花果、葡萄（蒲桃）、茉莉、槟榔、杨桃、柰、莴 苣、菾菜、菠菜、海枣（波斯枣）、扁桃、阿月浑子、齐暾果 等二十余种 • 宋、清间域外引种作物，以高产、经济作物为主，以棉花、甘 蔗种植最具历史意义；明清时期新的作物如玉米、番薯、马铃 薯、花生、烟草等先后传入中国广泛栽培。十六世纪下半叶至 十七世纪末，辣椒、蕃茄、菜豆、洋葱、南瓜等蔬菜逐渐在中 土推广种植。明清时期果蔬栽培种类比宋元时期增加约一倍。 • 我国现代作物、果蔬种类结构基本上在清代后期己经定型
迁地栽培植物名录即将出版
一个基因可以影响一个 一个基因可以影响一个 国家的兴衰， 国家的兴衰， 一个物种可以左右一个 一个物种可以左右一个 国家的经济命脉 国家的经济命脉
美国利用中国的野生大豆种质资源，育成了抗病品 种，拯救了美国的大豆产业
野生稻雄性不育系在杂交水稻 的研制中具有特殊意义
新西兰利用原产中国猕猴桃培育出主导国际猕猴桃市 场的巨大产业
2315 2079 1451 1323 844
1500 1000 500 0
1169
1130
959 744
865 331
华南
版纳
武汉
北京
昆明
南京
广西
庐山
仙湖
厦门
新疆
48.1% （1837属）在至少3个植物园有栽培
进展－基础数据库－种
至 2012各园迁地物种数（总物种数23340）
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
Alfred Russel Wallace
植物引种驯化与人类文明史
• 植物引种驯化与改良栽 培与人类文明密不可 分，如中国、希腊、罗 马、埃及；史记最早是 埃及女王Hatshepsut 对 1493 BC对东非的远征采 集 • 中国最早利用野生植物 的记载可追溯至夏朝 （2100 BC – 1600 BC） －菊花；最早引种国外 植物的记载：汉代张骞 出使西域－苜蓿和葡萄
231
229 263
199
• 除重复后总科数396，本土科288个 • 76% （301科）在至少3个植物园以上有栽培
我国迁地栽培大于100种的科
科
兰科 禾本科 蔷薇科 百合科 菊科 棕榈科 大戟科 姜科 仙人掌科
蝶形花科
物种数
879 721 705 629 595 560 505 483 479
8195 7623 4268 3771 2881 2763 2498 2229 1730 1604 608
非重复数 本土数量
396 3633 23340 288 2911 c.20000
1236
中国迁地栽培植物志（Ex situ Flora of China) －栽培在园地的‘活 植物志’
目的、意义： • 对分类学研究的支撑 • 对基础植物生物学等相关研究的支撑 • 对资源发掘利用的支撑、服务于经济社会 可持续发展
我国植物园迁地栽培植物现状
11个主要植物园迁地 栽培了38,170 种（含 亚种），剔去重复为 23,340，剔去亚种为 20,750物种 约占全国活体迁地栽 培植物物种数>90% 约占中国本土科91 ％、本土属86%、本 土种60％ 并引种国外1236种， 隶属193科、722属、
植物引种驯化史实－橡胶
• • 1493年，哥伦布踏上南美大陆，发现橡胶 1693年，法国科学家拉康达到南美， 科学家和军人思维和眼光，1736年，从秘鲁 带回有关橡胶树详细资料 1823年，英国人马金托什，制成防雨布， "马金托什"防水斗蓬 1852年，美国化学家古特义发明橡胶硫化法, 使橡胶从此成为工业原料 1876年，英国人魏克汉从亚马逊河热带丛林中采集，送到英国皇家邱园培 育，并运往新加坡、马来西亚、印尼等地种植并获得成功 1888年，英国人邓禄变发明汽胎 1897年，新加坡植物园发明连续割胶法，产量大幅度提高。野生橡胶树成 为栽培重要的经济作物 1915年，荷兰人赫尔屯在印尼茂物植物园发明橡胶芽接法，无性系繁殖 全世界天然橡胶产量为754万吨, 泰国、印尼、印度、马来西亚、中国
中国植物多样性在全球的重要地位
中国植物区系特有成分高，约有50－60％中国本土植物为 中国及临近地区特有；包括约256个特有属、约15，000－ 18，000特有种 具有大量古老孑遗类群，如：“活化石”植物水杉 （Metasequoia glyptosΒιβλιοθήκη Baiduroboides Hu et Cheng), 、银杏 （Ginkgo biloba L.）、银杉（Cathaya argyrophylla Chun & Kuang） 等等
目的、意义－相关学科
目的、意义－资源发掘利用
编研计划
• 指导思想：物种水平－个体、群体实地栽培性状 的客观性、用途的适用性、基础数据的服务性 • 注 重：生物学信息、物候信息、栽培繁殖信 息、用途信息 • 充分体现：分类信息、引种采集信息 • 彩 图：茎、叶、花、果、种 • 计划卷册：以科及重要属成卷（册）
中国植物多样性在全球的重要地位
我国是世界上植物多样性最丰 富的国家之一（仅次于巴 西），复杂的植物区系地理及 多样的生境保存了众多的孑遗 类型及分化了极高的特有植物 成分 中国有维管植物约33,000 种 蕨类 (c. 2600 种), 裸子植物 (c. 250 种), 被子植物 (>30000 种)，约占全球的 20%, 26%和 10%
8195
7623
4268 2498
3771 2881 2763 2229 1730 1604 608
华南
版纳
武汉
北京
昆明
南京
广西
庐山
仙湖
厦门
新疆
约40％在至少2个植物园以上有栽培
目前进展 －植物命名规范的核实、校正
• 迁地植物编目数据以《中国植物 志》（英文版）为主要参考。兼顾 各园的实际情况（数据审核的重点 放在确保植物名称的合法性上，物 种的鉴定由各园负责完成）。为 此，项目组专门组织人员对 《flora of China》中的数据进行 了抽取，并建成了相关数据库，以 便数据之间的比对。