海南特有灭绝级（EX）植物爪耳木的保护生物学研究

Lepisanthes unilocularis Leenhouts is an extinct plant species endemic to Hainan, China. Nearly 80 years after it disappeared, the plant was found again in 2013. Whether the reproductive process of endangered plants exists weaknesses is the key factor affecting its extinction; while to the extinction fact of the critically endangered plant L. unilocularis, we will study the mechanism of this endangered species from the perspective of conservation biology, seeking practical technology to prevent its extinction. Our project, through wild populations and environmental factors surveys, intends to understand the current distribution, habitat conditions, and wild populations. To analyze their weaknesses and limiting factors in the reproductive process, we focus on observing flowering phenology under various specific conditions, estimating outcrossing index, ovule ratio and detecting the quantity and viability of pollens, fertilization ability of stigma, advancing bagging experiment, ascertaining the pollinators and fruit set, pollination efficiency, researching seed germination characteristics under different pH, temperature and humidity. Explaining its propagation characteristics, ecological adaptability and the limiting factors in the reproductive process, revealing some scientific issues in the L. unilocularis endangered mechanism, propagation characteristics and ecological adaptability. This study can provide a theoretical basis for developing measures to rational conservation and management measures to prevent its extinction.

爪耳木Lepisanthes unilocularis 隶属无患子科（Sapindaceae）鳞花木属（Lepisanthes），为海南特有灭绝级植物，在消失近80年后，于2013年被我们再次发现。濒危植物在生殖过程中是否存在某些薄弱环节，是影响其濒危灭绝的关键因素；而对于爪耳木的极度濒危走向灭绝这一事实，我们将从保护生物学开展研究该物种的濒危机制，寻求实用的技术来阻止其灭绝。本项目拟通过爪耳木所处野外居群和生态环境因子的调查，了解目前其存活株数、野外居群分布情况和生境状况；在单花和花序等不同水平上进行开花物候观察、估算杂交指数及花粉量与胚珠比、检测花粉活力，通过套袋实验、传粉媒介和座果率、分析花粉与柱头的亲和性、研究不同PH值、温度和湿度条件下种子的萌发率，阐述其繁殖生物学特性、生态适应性及在生殖过程中的限制因子，揭示爪耳木的濒危机制，并制定合理的保护措施，以防止其灭绝。

本项目通过对爪耳木所处野外居群生态环境因子和开花物候、估算杂交指数及花粉量与胚珠比、检测花粉活力、花粉与柱头的亲和性、种子的萌发特性等的调查研究，结果表明：（1）爪耳木目前仅残存1个居群5株，并且是由1株母株通过横走侧根长出不定芽形成5株的居群；（2）爪耳木所处居群位于海南乐东县，对所属的5个单位气象站过去30年间的地面观测数据的查阅，结果表明，过去30年间，当地年均降水量约为1180 mm，年蒸发量为2132 mm，其差值∆L为-952 mm，是海南省干旱最严重的地区（冬春干旱为历史性干旱），生境土壤十分干旱，较不利于爪耳木种子的萌发和幼苗生长；（3）爪耳木为单性花，雌雄花数量比例高达1000:1以上，而且雌雄花期错开较远，2月份先开雌花，待到4月初居群花后期气温升高和连续干旱作用下才有极少数朵雌花开放；（4）爪耳木单花花粉量约为8830粒，每朵花的花粉-胚珠比（P/O）8830：2 = 4415.0；依据Cruden(1977)的标准，P/O为2108.0-195525.0时繁育系统为专性异交，亦即，P/O值的升高伴随着远交程度的上升，说明爪耳木为专性异交，并且远交程度较高，现在的仅存一个居群，随时有再次灭绝的风险；新鲜花粉活力约43.7%；（5）自然授粉结实率较低，人工授粉可以显著提高其坐果率和结实率，人工授粉结果率可高达85%；（6）杂交指数(OCI)的估算表明OCI=4，据繁育系统评判标准：OCI值=4，为部分自交亲和，异交，需要传粉者，传粉者主要是中华蜜蜂；（7）爪耳木种子生活力测定研究中发现，爪耳木种子为顽拗性种子，一但种子失水超过30%，就失去发芽，种子在自然条件下一般第3天以后就失活。生境破坏、人为过度采挖根等人为因素是导致爪耳木濒危灭绝的直接原因，也是主要原因。天然分布区狭窄、居群小、有性繁殖障碍等是导致爪耳木濒危的内在原因。爪耳木濒危即有自身有性生殖障碍的内在因素，也有人为乱采盗挖根和土地过度开垦导致原生境破碎化等外在因素，在内因和外因共同作用下，加速了爪耳木走向濒危灭绝。本研究基本弄清了爪耳木的濒危原因和机理，为爪耳木的有效保护提出相应的保护策略和建议。