夏威夷毛棉全面调查研究范文

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棉属迄今发现了52个种（含一个尚未定名的新种），包括5个四倍体种，除陆地棉和海岛棉外，其余3个是野生种。毛棉（GossypiumtomentosumNuttallexSeemann）是3个四倍体野生种之一，仅分布在美国的夏威夷州，所以曾经译为“夏威夷棉”［1］。2011年8月下旬至9月初，我们4人在国家“948”等项目的资助下，赴美国夏威夷州专门考察毛棉的情况，找到野外的毛棉居群并采集了种子样品。

1考察方式及路线图

由于是首次到国外野外进行植物资源考察，所以事先与夏威夷农业研究中心（HawaiiAgricul－tureResearchCenter）的有关专家取得联系，便于开展工作。考察工作的基本思路是：先了解毛棉分布情况，然后开展野外实地考察。到达夏威夷后，首先与该农业研究中心的几位专家座谈交流，到Bishop博物馆（Bishopmuseum）查看标本，然后确定路线进行实地考察。植物分子生物学家Wing－liWang博士协助安排了我们在夏威夷农业研究中心的活动。农学家RobertOsgood博士简要介绍了毛棉形态特征及其在夏威夷的大概分布情况，但具体地点等信息不太多（Osgood博士已经退休，而且以前并非专门研究棉花）。Bishop博物馆保存的毛棉标本并不多，但可能已经是世界上有关毛棉最完备的了。夏威夷州有120余个大大小小的岛屿，主要的有8个岛（称作主岛，Majorislands）。从标本采集地来看，8个主岛中除了最大、最年轻的夏威夷大岛（又名大岛，Thebigisland）和可爱岛（Kauai）没有发现毛棉外，其余6个主岛都有毛棉，其中瓦胡岛（Oahu）最多（表1）。瓦胡岛是夏威夷州州府火奴鲁鲁（Honolulu，又名檀香山）所在地，形状类似一个从东西方向逆时针旋转30余度的长菱形海岛，东（偏北）和西（偏南）两条海岸为长边。火奴鲁鲁位于该岛南部，紧邻珍珠港，也是上述农业研究中心和标本馆所在地。由于没有去其它主岛考察的预算，所以，我们仅在瓦胡岛设计了3条野外实地考察的线路。我们估计，毛棉原产地主要是在海边与山坡结合处，所以，野外考察路线的设计以海边为主。这3条路线均是从火奴鲁鲁出发，沿着海边依次：（1）自南（西南）向西，（2）自南（东南）向东，（3）直接向东北（北边）。除了西北（小部分）、西北角及其向南一点外，3条路线约相当于全岛海岸线长度的80％。我们租用一辆越野车，聘请了一名华裔向导，一天完成一条线路的勘察。

2主要收获

2．1夏威夷州棉花资源概况

Bishop博物馆有棉属标本共计151件，其中毛棉最多（106件，占70％），其次是海岛棉（G．bar－badenseL．）37份，有少量的陆地棉（G．hirsutumL．）和达尔文氏棉（G．darwiniiWatt．）等棉种的标本（表1）。在没有毛棉的大岛和可爱岛采集到了海岛棉和达尔文氏棉标本。毛棉在瓦胡岛最多，标本的一半来自这个岛；其次是在拉奈岛（Lanai）。从毛棉标本采集时代来看（表2），最早是1864年，最新的是2006年，但样本量都很少（仅2份或1份）。20世纪开始，采集样本的时间接近连续，但最多的是在20世纪初到30年代，标本量接近总数的一半；而40年代仅有一年采集了3份样本，90年代到现在又很少。毛棉样本的采集活动看来与战争和美国经济发展是紧密相关的。

2．2找到野外自然居群并采集到种子

我们在瓦胡岛的海岸边找到了6个自然居群的毛棉，其中4份是在西海岸，2份在东海岸，都采集到了种子。其中2个较大的居群在西海岸，均分布在长约500m、宽约100m的狭长地带，各有100多个单株（表3，01和03号样品）。此外，采集到陆地棉种子1份、海岛棉种子4份，棉属近缘植物杨叶桐棉（Thespesiapopulnea）3份（表3）。杨叶桐棉在瓦胡岛分布较广泛，火奴鲁鲁市区就作为绿化和观赏植物种植。在西、东、北等三面的海边也很多，植株非常高大（株高和树冠直径分别在6m和4m以上）。我们在瓦胡岛东南的钻石山国家公园边观察一株毛棉（表3，08号样品）时，遇到一位中国吉林留学日本的女士，她说要去另外一个主岛———茂宜岛（Maui）旅游。我们就请她关注那里的毛棉。后来我们得知，她在茂宜岛看到了毛棉，集中种植在一个农场，分别来源于7个地点（与在该岛标本数相符，表1），其中只有6个地点的材料有成熟的蒴果，她也采集了样品。

2．3毛棉自然居群及其生态环境

瓦胡岛由分别位于西和东两边的两条南北走向的山脉分开，四周海边和岛中轴线的海拔很低，西部、中轴线和东部的气候差异很大。在有毛棉分布的西与东两个海滨山坡地，西边的非常干燥，东边的湿润，因此，分布于两边的毛棉的生态环境及其长势差异明显。西部的毛棉多数分布在向西的山坡下半坡（离海边100～300m），生长在高约50cm或稍高的茅草中。当时茅草已经枯黄，所有毛棉单株均呈现成熟的状态：开花已到上部，所剩无几；大多数蒴果已经开裂；种毛（短纤维或短绒）颜色自淡黄至棕黄色（裂果时间越久，颜色越深），深黄色、棕黄色的偏多。在毛棉自然居群的后面（向上坡）有灌木林带，或是岩石，2个自然居群有分散的单株100个以上（表3，样品号为01和03）。西部还发现2个较小的居群（表3，样品号为04和05），其中1个居群只有1株，另外1个居群只发现2株。04和05号2个居群的共性环境是：都在海边，与海水只有十几米或几十米的距离，海拔高度在5m以下；周边茅草已枯黄；土壤为黑色的岩土，或者附近就是黑色火山岩石；单株不太茂盛，甚至略显干枯，也已成熟；单株蒴果不多，种子较小（不十分饱满），种毛较短。在瓦胡岛东海岸发现的2个居群（表3，样品号为08和09）分别有2个单株（08号样品）和10余个单株（09号样品），单株旁边杂草不多，更像人工引种，或是被人工“关照”过的自然居群；所在地也是在山坡的下半坡，但海拔比西海岸居群的高，坡向东或东偏南；所在土层较厚，黑色，较肥沃；气候湿润，单株生长较旺盛，株冠直径超过3m；开花很多，有的蒴果也很多；种毛较长，种子饱满；较西边的居群晚熟，多数单株处于开花盛期；叶片嫩绿色，花冠鲜艳夺目。一个重要的形态特点是叶片和苞叶上没有蜜腺。

2．4毛棉自然居群濒临灭绝

瓦胡岛西边采集的4个居群应该是原始的自然群体。而东边看到的2个居群像是人工种植的，所有单株均在马路（东海岸交通要道）边，都在土壤较肥沃的地点；还有一些单株基部有石块等围住，或较整齐排在路边。从西海岸居群的自然环境来看，非常恶劣。当时非常干燥，杂草虽然很高但也已干枯。毛棉单株比较矮小，裂果似有“被催熟”迹象；而且，粉蚧为害严重。在海边的2个居群，小气候更显干燥；而且受海风吹拂，单株更矮小，“被催熟”现象更明显。所有居群的环境都凸现了“现代化”的影响，因为都在西海岸交通要道的路边，还有发电厂、燃气管道、高压输电线、道路边的排水沟渠等人为设施。这些人为活动更加恶化了毛棉的生存环境。从标本馆获知，在西海岸应该有更多的地点存在毛棉，但是我们没有找到，这些毛棉可能已经成为“历史”了。另外，据Bishop标本馆信息，夏威夷州原有毛棉分布的7个主岛中，可爱岛（Kauai）已经找不到毛棉。

2．5关于毛棉的潜在利用价值

从上述生存环境可以推测，毛棉应该在对干旱、盐碱、干热风等逆境反应上有潜在的利用价值。毛棉蒴果刚开裂时，种毛（短纤维）呈浅黄色，时间一长，逐渐变成深黄色甚至是棕色了，这一点与目前彩色陆地棉品种恰好相反。后者的纤维颜色有棕与绿2种颜色，但都是露天日晒时间越长颜色越淡，乃至全部消失。所以，毛棉的种毛颜色对于彩色棉育种有其特殊的价值。毛棉叶片和苞叶上没有蜜腺，可以作为趋避棉铃虫等害虫的一个有利性状。毛棉叶片较厚，叶面茸毛很短但非常紧密，使得叶片呈白色或浅灰色，这特征也是被称为“毛棉”的主要依据。在早期夏威夷州居民称毛棉为“Mao”或“Ma′o”，发音雷同于汉语的毛，但取意是类似夏威夷一种鸟———夏威夷画眉（Myadestesob－scurusJ．F．Gmelin；俗称Hawaiianthrush）的毛色———绿，人们采取毛棉叶片做绿色的染料。有一个公司于1838年在夏威夷大岛的凯卢阿市（Kai－lua）开始挖掘毛棉有利性状的工作，并坚持了一个世纪，但从未实现商业化［2］。实际上，美国南卡罗来纳州PeeDee农业试验站已经将毛棉的无蜜腺等性状转育到陆地棉品种中［3］。

3体会、问题与建议

这是我们第一次在国外进行野外考察，一开始对能否找到野外自然群体，能否进而采集到种子样品都没有十足的把握。现在看来不是很难，成功的最关键点是有当地人的帮助。这一体会使我们对以后拓展境外的野生棉种实地考察有了信心。发现的明显问题是毛棉的自然居群面临灭绝。夏威夷州是美国较为发达的地区之一，现代化建设在加速毛棉等自然材料的灭绝。从毛棉现状就不难联想到另外2个四倍体野生棉种：黄褐棉（G．mustelinumMiersexWatt）和达尔文氏棉。这2个棉种都是“单一地”分布的，前者只在巴西，后者只在加拉帕戈斯群岛。加拉帕戈斯群岛也是在太平洋里，处于赤道附近，自然条件不会比夏威夷群岛好；巴西是经济发展最快的第三世界国家之一，现代化的进程很快。所以，黄褐棉和达尔文氏棉的自然生长状态同样堪忧。棉花非我国起源，基础材料尤其是原始资源都是“泊来品”。我国在海南岛建有国家野生棉种质圃，保存一些棉花的原始材料［4］，但远远不够。特别是四倍体野生棉，易于与陆地棉杂交，转育利用其优良基因比其它野生棉更便利，所以全面收集这类资源很有必要。进一步工作的基本步骤是：先完善对夏威夷群岛毛棉的全面考察与收集，然后到巴西进行黄褐棉的状况调查和资源收集，最后进军加拉帕戈斯群岛。技术上，展开工作的关键点是找到合适的野外考察向导。区棉花种植效率较高，其次是喀什地区、巴州、昌吉州、塔城、博州、和田、吐鲁番，有3／5以上的棉花主产区的纯费率均在以中位数表示的平均水平之上，100％保障水平下纯费率最高的阿克苏达4．0879％。目前新疆棉花种植保险采用统一费率的模式，这可能引发种植风险高的棉农踊跃参保而种植风险低的棉农退保或不参保，导致保险公司经营风险骤增、保险保障作用弱化。因此，根据以上研究结论，建议新疆根据种植风险重新厘定棉花主产区保险费率，从而有效分散棉花生产风险，稳定棉花种植面积，确保国家棉花生产安全。