近日,中国林业科学研究院王军辉研究员团队在国际植物分类学期刊《植物钥匙》(PhytoKeys)上发表研究成果,综合运用形态学、生态学与系统发育基因组学方法,正式命名并描述了梓属植物中的一个新物种——金丝楸。这项研究为这个在中华文献中被记载、讨论了两千余年,却长期被科学界忽略的珍贵树种“正名”,确立了其独立的分类学地位,学名为Catalpa lutea J.H. Wang, W.J. Ma & Z.Y. Li。
金丝楸的形态特性:A.花序;B.花冠裂片、雌蕊与雄蕊;C.花冠喉部的斑点与毛被;D.幼叶;E.种子;F.木材横切面;G,H.不同发育阶段的花序;I.开花枝条(刘莹拍摄)
梓属植物是著名的第三纪孑遗植物,在亚洲与美洲间断分布。其中,生长于我国的树种(除梓外)常被统称为“楸树”。楸树木材优良、用途广泛,素有“木王”之誉,不仅是跨越中华文明史的珍贵高端用材树种和名贵园林观赏树种,也是防风保土、农林间作的优良树种,兼具药用和食用价值,受到学者、林业工作者、文化工作者和老百姓的广泛关注与喜爱。
金丝楸,顾名思义,因其心材呈黄色且纹理如金丝而得名。早在《诗经》《齐民要术》等古籍中,就有对这类“黄心”且常不结实的楸树的记载。当代研究人员也屡次指出其在形态、物候和材质上与常见楸树不同。
然而,在现代植物分类学体系中,金丝楸长期被视为楸树的品种或变型,其独立的物种身份一直未被正式承认。尤其在最近的分类研究中,有学者将中国的几种楸树合并为一个物种,更使其分类地位模糊。
研究团队在对楸树进行种质资源收集和杂交育种时发现,被称为“金丝楸”的类群,与楸、灰楸、滇楸等在关键生物学特性上存在显著差异,如物候、花粉活力、结实率等,尤其是决定木材经济价值的心材颜色。这种分类上的混乱,严重影响了杂交育种中亲本的精准选配,导致后代性状不可控,制约了育种效率与产业发展。为此,研究团队开启了全国性的楸树野生资源调查与系统性研究。
通过全国范围的调查,研究团队厘清了金丝楸独特的形态特征。虽然它具有梓属植物常见的卵形叶、二强雄蕊等共性,但拥有一系列稳定的鉴别性状:狭窄卵形的树冠、亮黄色的花药与黄色心材、花丝具紫色斑点、花冠筒内具显著的深紫色条纹以及较大的花部斑点等。
金丝楸的野外植株与生境:A-C.金丝楸大树;D-F.一株树龄200年以上的金丝楸古树的生境与树皮;G,H.生境(刘莹、阮涛拍摄)
更重要的是,研究团队基于核基因组SNP和叶绿体全基因组数据进行的系统发育分析提供了关键分子证据。分析结果高度一致地显示,金丝楸的所有样本形成一个独立的单系分支,与楸、灰楸、滇楸等近缘种明确分开,从遗传上证实了它是一个独立的演化谱系。
研究明确了金丝楸的野生种群分布于陕西、河南、山东、安徽、江苏等省,在东部沿海山区保存有较丰富的种群。其分布海拔为0~800米,与楸、灰楸虽有重叠,但花期明显早约8天,存在生殖隔离迹象。尤为独特的是,它是目前已知唯一能适应东部沿海花岗岩碎石恶劣生境的梓属物种,表现出特殊的石生适应性。
这项研究澄清了长期存在的分类混乱,不仅具有重要的系统分类学价值,更将为楸树种质资源的精准鉴定、杂交亲本的科学选配以及后续的高效育种与产业可持续发展,奠定坚实的科学基础。
中国林业科学研究院林业研究所博士生刘莹为第一作者,研究员王军辉和麻文俊为论文通讯作者。
相关论文信息:https://doi.org/10.3897/phytokeys.270.171460
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