鹅掌楸属 :木兰纲木兰目木兰科植物

更新时间:2024-09-20 18:49

鹅掌楸属(学名:Liriodendron L.),属于离瓣花亚纲(Magnoliopsida)木兰目(Magnoliales)木兰科(Magnoliaceae)落叶乔木,共两种,鹅掌楸(Liriodendron chinense L.)和北美鹅掌楸(Liriodendron tulipifera L.),鹅掌分布于中国和越南,北美鹅掌楸分布于美国东部和加拿大东南部。鹅掌楸属植物喜温暖气候,适应性强,耐寒、耐热,但不耐干旱,生长较快。喜深厚肥沃、疏松、适湿而排水良好的酸性或微酸性土壤(PH4.5~6.5),亦忌低湿水涝。

树皮灰白色,纵裂小块状脱落;冬芽卵形,幼叶在芽中对折,向下弯垂。叶互生,具长柄,托叶与叶柄离生,叶片先端平截或微凹,近基部具1对或2列侧裂。花无香气,单生枝顶,与叶同时开放,两性,花被片9-17枚;雌蕊群无柄,心皮多数,螺旋状排列,分离,最下部不育,每心皮具胚珠2颗,自子房顶端下垂。聚合果纺锤状,成熟心皮木质,种皮与内果皮愈合,顶端延伸成翅状;种子1-2颗,具薄而干燥的种皮,胚藏于胚乳中。

鹅掌楸属植物的树皮和根有较高的药用价值,具有祛风除湿的功效。另外,鹅掌楸属植物树姿高挺、枝叶扶疏、冠如华盖;其花朵为浅黄色杯状,娇艳欲滴。花和叶都有良好的观赏价值,可在庭院中、园林中及寺观中、道路旁广泛应用。其木材纹理直、结构细、质轻软,是建筑、造船、家具、制胶合板的优良用材。

起源与演化

鹅掌楸属是第三纪的一个孑遗谱系。在日本、格陵兰意大利等地都找到了中生代白垩纪的化石,到新生代第三纪本属植物还有10余种。这说明在第三纪晚期以前,曾有多个种分布于北半球,而到第四纪冰期大部分绝灭,现在只包括一对姐妹种,两者的分化时间约在中新世的中期到后期,具有典型的洲际间断分布特点。鹅掌楸在中国分化为东部和西部组两个谱系,北美鹅掌楸则在遗传上与东部组较接近,这表明中国的东部和西部群体可能在早于鹅掌楸和北美鹅掌楸分化前就已经分化。鹅掌楸比北美鹅掌楸更高的遗传多样性表明在第四纪冰期,东亚东西走向的山脉和长江流域比北美东部南北走向的山谷为鹅掌楸属提供了更成功的避难所。

分类

鹅掌楸属是木兰科鹅掌楸亚科的一个属,有2种,鹅掌楸和北美鹅掌楸,模式种为北美鹅掌楸。

北美鹅掌楸的地理变异呈典型梯度变异模式,整个北美鹅掌楸的分布区可划分为3片7个区群,包括阿巴拉契山区3个区群,东部沿海平原区3个区群和佛罗里达半岛1个区群,种源和地理划分一致。鹅掌楸的种内分化主要表现为东、西种群之间的差异;同时,东部亚区内岛状隔离分布使其中的种群分化加剧,种群间差异大于西部亚区中呈带状地理连续分布的种群间的分化。

形态特征

鹅掌楸属植物为落叶乔木,树皮灰白色,纵裂小块状脱落;小枝具分隔的髓心。

茎与叶

冬芽卵形,为2片粘合的托叶所包围,幼叶在芽中对折,向下弯垂。叶互生,具长柄,托叶与叶柄离生,叶片先端平截或微凹,近基部具1对或2列侧裂。

花无香气,单生枝顶,与叶同时开放,两性,花被片9~17枚,3片1轮,近相等,药室外向开裂;雌蕊群无柄,心皮多数,螺旋状排列,分离,最下部不育,每心皮具胚珠2颗,自子房顶端下垂。

果和种子

聚合果纺锤状,成熟心皮木质,种皮与内果皮愈合,顶端延伸成翅状,成熟时自花托脱落,花托宿存;种子1~2颗,具薄而干燥的种皮,胚藏于胚乳中。木材导管壁无螺纹加厚,管间纹孔对列;花粉外壁具极粗而突起的雕纹覆盖层,外壁2,缺或甚薄。

物种分布

北美鹅掌楸天然分布于美国东部和加拿大东南部,海拔300m以下各地和沿海平原排水良好的土地上。

鹅掌楸在中国和越南均有分布,在中国境内生长范围广袤,分布于广西壮族自治区陕西省福建省浙江省贵州省江西省重庆市湖南省湖北省云南省安徽省四川省。多位于长江流域以南,海拔60~1500m的中、低山地。

生长习性

习性

鹅掌楸属植物为阳性树种,喜温暖气候,适应性强,耐寒、耐热,但不耐干旱,生长较快。喜深厚肥沃、疏松、适湿而排水良好的酸性或微酸性土壤(PH4.5~6.5),亦忌低湿水涝。鹅掌楸的寿命长,一般可生存400年以上,生长速度快,且具有很强的抗病虫害能力。抗逆性强,抗烟尘、抗二氧化硫,其枝叶可吸附大量灰尘,从而达到净化空气的效果。

适应性

在面对淹水胁迫下,鹅掌楸属的北美鹅掌楸会表现出一定的适应性特征。当淹水水位高度较低但时间较长时,北美鹅掌楸会形成膝根,表现出一定的耐淹性,且随淹水水位高度的增加,膝根长度和粗度均呈升高的趋势;同时,也会在水面附近未淹水基干上部和淹水部位出现皮孔,并随淹水时间增长和淹水胁迫程度的增加,皮孔数增多。膝根和皮孔的形成都在一定程度上促进了对植株氧气的供应。

种群分布

鹅掌楸鹅掌楸的果实为翅果,会随风飘散,加之其喜光特性,种子会在合适其发芽繁殖的林隙空间才能生存,所以鹅掌楸在幼苗幼树阶段呈聚集分布。而随着鹅掌楸的生长发育,聚集分布向随机分布方向发展,其原因可能是由于相邻植物的竞争所导致,产生了自疏和它疏作用,导致部分个体逐渐死亡,从而逐渐转变为随机分布。

繁殖

鹅掌楸属植物存在雌雄异熟现象,雌蕊往往在含苞欲放时即已成熟,开花时,已失去授粉能力;其交配系统类型属于专性异交,北美鹅掌楸有更强的异交倾向。花被片阻挡、花粉粒粘附性强、叶片密集等原因,造成鹅掌楸属植物风媒传粉效率极低,因此一般通过虫媒传粉。其授粉不易,无特异的结构吸引传粉者。花为传粉者提供的食物报酬包括花粉和花被片、花柱等结构分泌的蜜汁。访花昆虫包括蜂类、蝇类甲虫类,其中蜂类的传粉效率较高;但鹅掌楸属缺乏忠实的传粉者,这也一定程度上降低了传粉效率。北美鹅掌楸对花部诱物的投资,如花的形态、大小、颜色及蜜汁等性状都优于鹅掌楸,更易于吸引传粉者,有更高的花粉输出率.。

栽培

人工繁殖

播种繁殖

播前进行催芽,将种子用一定湿度的中砂分层混藏,上面盖以麻袋之类的覆盖物,每隔10~15天洒适量的水和翻动1次,保持相应湿度。然后用高锰酸钾溶液浸种,然后用清水洗净,再泡水一天。条播,播后覆土,再覆盖薄膜保温增湿。

扦插繁殖

上年秋天落叶到下年叶萌动前,从健壮母株剪1~2年生枝条做插穗,保证切口上端平齐,插条切口要平滑,不能破裂。插床底铺拌有腐熟堆肥的壤土,上盖沙壤土,喷水、控温,注意通风。苗木发根前要保持湿度,且愈伤组织未长好时应保持膜内温度25℃~30℃。

嫁接繁殖

选用1年生健壮鹅实生苗木为砧木,采用贴片芽接,春接时间为2月中旬至3月上旬,接后半个月从接芽上方处剪砧。秋接9月中下旬至10月中旬都可以,翌年春天萌芽前剪砧并注意及时抹芽。

选地整地

圃地应选在避风向阳、土层厚且肥沃湿润、排水良好、水源充足的沙壤地上。造林前清除杂草杂灌能明显促进鹅掌楸早期生长。施底肥后平整、修筑高床,宽度定为1.2米,以东西向为宜,同时开好排水沟,以达到内外相通,可排可灌。

水肥管理

鹅掌楸幼苗根系不发达且不耐旱,因而苗期要注意少量多次浇水,保持苗床湿润。苗木幼小时对肥料敏感,施肥应少量多次。分别在定苗后和苗高30cm时施磷肥。北方地区冬季寒冷、风大,留床露地苗木越冬需要进行埋土防寒。

病虫害防治

鹅掌楸属的病害主要有日灼病和叶斑病。日灼病受害部位树皮开裂,可以选择东北坡造林或与其他树种混交,加强抚育、排水等措施预防病害的发生;叶斑病可以喷施百菌清、乾坤宝等农药在幼树阶段防治,防治宜在鹅掌楸抽叶后进行。

主要虫害有卷叶蛾大袋蛾、蚕、凤蝶科。防治时采用人工摘除虫袋、幼虫和蛹的方法,或是用敌敌畏乳剂、敌百虫喷杀幼虫和成虫进行防治,此外,还应加强对造林地预测预报和防护检查工作。

用途

医学药用

鹅掌楸属植物的树皮味辛,性温。有祛风除湿,散寒止咳的功效。主治类风湿性关节炎痹痛,风寒咳嗽。鹅掌楸属植物鹅掌楸的根味辛,性温。有祛风湿,强筋骨的功效,主治风湿关节痛,肌肉软。植株体内含有多种生物碱类、倍半类、苯丙素类、甾体类、黄酮

园艺观赏

鹅掌楸属植物花和叶都有良好的观赏价值,可在庭院中、园林中及寺观中、道路旁广泛应用,北美鹅掌楸更是与悬铃木属(属)(Platanus L.)、椴树(Tilia tuan)、银杏(Ginkgo biloba)、七叶树(Aesculus chinensis)并称世界五大行道树种。树姿高挺、枝叶扶疏、冠如华盖;其花朵为浅黄色杯状,娇艳欲滴,与著名花卉郁金香非常相像。北美鹅掌楸的叶形像鹅掌,鹅掌楸的叶子则像穿在长袍外的短褂,似一件件小马褂晾晒枝上。秋叶呈黄色,景色蔚为奇观。

经济价值

木材白或淡红褐色,纹理直、结构细、质轻软、易加工,是建筑、造船、家具、细木工和制夹板的优良用材。

保护

致危因素

致使鹅掌楸属植物濒危有两方面的原因,一是鹅掌楸属植物结实率比较低,在自然条件下,种子的饱满率不足15%,而种子发芽率也仅有5%;二是自然条件下,鹅掌楸属种群规模小,近交机率高,而长期的异交使鹅掌楸属种群内积累了大量的隐性有害基因,会导致鹅掌楸属存在严重的近交衰退风险。

保护等级

鹅掌楸被列为中国《国家重点保护野生植物名录》Ⅱ级保护植物。

在IUCN《濒危物种红色名录》中处于近危(NT)的等级。

保护措施

JICA(日本国际协力机构)于1996~2008年援助中国湖北实施了“中日合作林木育种科技中心”项目,从2001年开始将鹅掌楸列为主要研究对象树种,项目结束后,湖北省林业局林木种苗管理总站项目组持续进行后续研究,包括保存鹅掌楸属的优质种质资源及进行杂交育种研究等。

代表物种

鹅掌楸

鹅掌楸(学名:Liriodendron chinense L.)为乔木,高达40米,胸径1米以上,小枝灰色或灰褐色。叶马褂状,先端具2浅裂,下面苍白色。花杯状,花被片9,外轮3片绿色,萼片状,向外弯垂,内两轮6片、直立,花瓣状、倒卵形,绿色,具黄色纵条纹。聚合果长7~9厘米,具翅的小坚果顶端钝或钝尖,具种子1~2颗。花期5月,果期9~10月。分布于中国和越南

北美鹅掌楸

北美鹅掌楸(学名:Liriodendron tulipifera L.)为乔木,原产地高可达60米,胸径3.5米,树皮深纵裂,小枝褐色或紫褐色,常带白粉。叶片近基部每边具2侧裂片,先端2浅裂,幼叶背被白色细毛,后脱落无毛。花杯状,花被片9,外轮3片绿色,萼片状,向外弯垂,内两轮6片,灰绿色,直立,花瓣状、卵形,近基部有一不规则的黄色带。聚合果长约7厘米、具翅的小坚果淡褐色,顶端急尖。花期5月,果期9~10月。天然分布于美国东部和加拿大东南部。

延伸文化

北美地区的国家由于对鹅掌楸属植物有了较长时间的栽培利用,因此深受人们的喜爱,产生了不少文学作品。如泰勒的《郁金香树》和乔·撒勒诺的诗集《郁金香树之歌》。又如戈雅于1927年曾发表过一篇以鹅掌楸命名的小说《郁金香木》,小说主人公格温摩根认为北美鹅掌楸是美的象征,是生活的延续。

相关研究

杂交育种研究

1963年,中国著名植物育种家叶培忠教授以中国鹅掌楸为母本,以北美鹅掌楸为父本进行了人工杂交,获得了种间人工杂交种。中国南京林业大学林木遗传与生物技术教育部重点实验室,施季森、陈金慧研究组于2003年成功以杂交鹅掌幼胚为外植体,建立了杂交鹅掌的体细胞胚胎发生技术,并由此成功开发了杂交鹅掌揪的快速成苗体系,首次实现了工业化的规模生产。

基因研究

钟永达等基于Illumina测序平台首次对鹅掌楸属基因组的大小进行测定,通过生物信息学方法对其重复序列情况和杂合率等基本信息进行了预估,并进行了初步组装。成彦丽等以鹅掌楸属植物为试验材料,在北美鹅掌楸鹅掌楸转录组数据库中筛选出54条GST基因家族的EST序列,通过比对将其归为4个亚类,并克隆出4条基因,研究其在北美鹅掌楸各个组织中的表达量,该研究为鹅掌楸属GST家族基因的功能研究奠定基础。

参考资料

中国生物物种名录.物种2000中国节点.2023-05-25

鹅掌楸属.多识.2023-05-25

国家重点保护野生植物名录.中国政府网.2023-05-25

Liriodendron chinense.iucnredlist.2023-05-25

鹅掌楸.植物智.2023-05-25

北美鹅掌楸 (běi měi é zhǎng qiū).植物智.2023-05-25

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