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百岁兰

/tree tumbo/
条目作者冉进华

冉进华

最后更新 2023-03-24
浏览 367
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裸子植物百岁兰目百岁兰科百岁兰属的一种。又称千岁兰。

英文名称
tree tumbo
拉丁文名称
Welwitschia mirabilis
又称
千岁兰
百岁兰目
百岁兰科
百岁兰属
所属学科
生物学

本种为非洲卡奥科费尔德(Kaokoveld)地区特有。百岁兰的群体主要分布于安哥拉南部本蒂亚巴(Bentiaba)河以南地区至纳米比亚奎斯布(Kuiseb)河从海边至内陆100千米的区域。该地区极度干旱,几乎无降雨,在2~4月的雨季也仅有不超过100毫米的降雨。百岁兰的群体多分布于有短暂河道的区域。因此,其对地下水具有一定的依赖性。同时百岁兰还能从雾气中吸收水分。

树干非常短矮而粗壮,呈倒圆锥状,高很少超过50厘米,而直径可达1.2米,具有极长而粗壮、深达地下水位的主根(图1);树干上端多少成二浅裂,沿裂边各具一枚巨大的革质叶片,叶片长带状,具多数平行脉,长达2~3.5米,宽约60厘米,叶的基部可持续生长,叶的顶部则逐渐枯萎,常破裂至基部而形成多条窄长带状,球花形成复杂分枝的总序,单性,异株,生于茎顶叶腋凹陷处,由多数交互对生、排列整齐而紧密的苞片所组成,苞片的腋部生一球花(图2);雄球花有2对假花被,具6枚基部合生的雄蕊,中央有一个不发育的胚珠;雌球花有2枚假花被成管状,胚珠的珠被伸长成珠孔管。种子具内胚乳和外胚乳,子叶2枚,萌发后可保存2~3年。叶具明显的旱生结构,气孔为复唇形,其次生木质部除管胞外,还有导管。染色体基数x=21。

图1 百岁兰植株图1 百岁兰植株

图2 百岁兰的球花图2 百岁兰的球花

最早由奥地利探险家F.M.J.威尔维茨[注]于1859年9月3日发现于安哥拉。后来,他寄了一份样本给伦敦邱园的J.D.胡克[注]。几乎与此同时,英国艺术家T.贝恩斯[注]也在纳米比亚发现了百岁兰。胡克根据两人的资料,对这种植物仔细研究了好几个月,并进行了系统地观察、整理和描述。百岁兰的发现令人们吃惊。它就是一个活化石,一种残存的曾经在侏罗纪时代在地球上占主导地位的植物。这一被英国生物学家C.R.达尔文[注]称为“植物界的鸭嘴兽”的植物,已经作为一个物种存活了1.35亿年。

最初,百岁兰的拉丁属名为Tumboa,这一名字来源于其土名tumbo。胡克希望将其名字改为Welwitschia,并获得了威尔维茨的同意。威尔维茨又提供了许多他所采集的材料以供胡克研究。虽然在后来的研究中百岁兰的系统位置发生了变化,但其分类学地位仍然基本未变。大多数植物学家将百岁兰置于一个独立的单型属,单型科甚至单型目。

百岁兰的叶百年不落。由于百岁兰叶子基部有一条生长带,位于那里的细胞有分生能力,不断产生新的叶片组织,使叶片不停地长大。叶子前端最老,它或因气候干燥而枯死,或因风沙扑打而断裂,或因衰老而死去,总之在不断地消失。由于它最基部的生长带没有被破坏,损失的部分很快由新生部分替补,使人们误以为它的叶子既不会衰老,也不会损伤。其实人们看到的叶片都是比较年轻的,老的早已消失了,真正不老的指的是那一环具有分生能力的细胞,这些细胞在不断地更新。另外,百岁兰的叶子里有许多特殊的吸水组织,能够吸取空气中的少量水分。这就是百岁兰仅有的2片叶子始终不凋的秘密所在。百岁兰的根极长,可达3~10米,以吸收地下水。经过碳-14年代检测推测其平均寿命可达数百年,其中一部分甚至可到2000年,这也是“百岁兰”这一名称的来源。

百岁兰的基因组由万涛等于2021年7月发表。百岁兰基因组大小约为6.8吉碱基对,约8600万年前发生了一次独立的全基因组加倍事件(WGD),且在近100万~200万年内经历了剧烈的转座子爆发,但高频的非同源重组抵消了大部分扩增的转座子序列。百岁兰的基因组演化与其近1亿年以来经历的地质环境剧变和持续高温干旱影响有较强的关联性,趋向小且“低能耗”。百岁兰基因组整体呈现极端重度甲基化,并通过CHH位点甲基化动态差异来特异性调节沉默转座子,以维持分生组织细胞基因组完整性,避免DNA的有害突变。调控初生分生组织发育转录因子表达模式的变化可能影响了该物种现今的形态建成式样,特异性降低的细胞生长速率、细胞内稳态建成使百岁兰的两片叶子缓慢而健康的生长,而抗热、高度木质化的叶片进一步助其适应极度干旱的环境。

《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录Ⅱ中被列为保护植物。

百岁兰的野外群体较多。分布于安哥拉的群体保护得比分布于纳米比亚的好,主要原因是因为在安哥拉有许多的地雷,从而使人类不敢接近。

尽管百岁兰在野外有足够的群体,但是仍然需要保护。百岁兰的幼苗更新率低,生长速度缓慢,分布区环境单一且脆弱。百岁兰寿命长能部分弥补其幼苗更新率低的问题,但是对于过度放牧和病害却无能为力。雌球果被真菌感染后也会降低种子成活率。越野车、野生植物的采集和斑马、犀牛等野生动物及家养动物的过度放牧也对百岁兰的生存造成威胁。

百岁兰是裸子植物中非常特殊的物种,是多肉植物中唯一的裸子植物。百岁兰属于孑遗植物,被人们看作活化石,与巨魔芋、海椰子并称为世界三大珍稀濒危旗舰植物,是世界公认的珍贵植物品种。

百岁兰是世界上最珍贵的植物之一。为沙漠中矮壮的木本植物,能固沙保土。由于其寿命长,植株矮,叶片大,也是很好的天然观赏植物。由于百岁兰具有强烈的直根性,主根一旦受伤,将非常容易死亡,根又极长,人工栽培十分困难。

  • HOOKER J D.On  Welwitschia, a new genus of Gnetaceae.Transactions of the Linnean Society,1864,24:1-46.
  • KERS L E.The distribution of  Welwitschia mirabilis  Hook. F..Svensk botanisk tidskrift,1967,61:97-125.

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