珍稀竹種巨龍竹的研究現狀和展望

劉世男 輝朝茂

(西南林業大學林學院 云南 昆明 650224)

珍稀竹種巨龍竹的研究現狀和展望

劉世男 輝朝茂*

(西南林業大學林學院 云南 昆明 650224)

從生物學特性、繁育技術、遺傳多樣性及開發利用等方面綜述了巨龍竹的研究現狀，提出了今后巨龍竹的研究重點和發展方向。

巨龍竹；現狀；展望

中國是竹的故鄉，是世界竹類植物資源最豐富的國家。竹子種類繁多，竹文化十分豐富，歷史悠久。滇西南特產的珍稀竹種巨龍竹，高可達30m多，徑粗可達30cm多，是目前發現的竹類最粗的竹子，在我國竹類資源中堪稱“竹王”。主要分布在云南的滄源、耿馬、西盟、孟連等地的局部地區[1]。

自1982年首次在云南西雙版納發現并命名以來[2]，許多科研工作者已經對巨龍竹的生物學特性、竹材理化性質、繁育和培育技術、遺傳多樣性及用途等諸多方面做了研究, 現將研究的結果作一總結，并探討其發展方向。

1 巨龍竹的生物學特性研究

1.1 生態學特征

巨龍竹（Dendrocalamus sinicus）屬禾本科（Gramineae）竹亞科（Bambusoideae）牡竹屬（Dendrocalamus），為云南特有的大型合軸叢生竹類，巨龍竹可分為通直型和歪腳型。

巨龍竹的適宜生長條件為海拔500～1870cm之間，年均氣溫15.2～21.5℃之間，最冷月均氣溫10.2～15.6℃之間，極端低溫-5.4～2.2℃，年平均有霜日數0～12天，年降雨量1200～2813mm之間，大于18℃的積溫319.5～6246.6℃之間。巨龍竹在磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃棕壤等土壤中都能良好生長，但在相同氣候條件下，立地因子對溫度和降雨等的再分配作用，創造了不同的生態環境，進而影響巨龍竹生長發育，使巨龍竹在以上各種土壤的生長狀況有較為明顯的差異[1,3]。99昆明世界園藝博覽會所引種的3叢巨龍竹，在經歷了昆明2個冬季后都死亡了。可見巨龍竹在昆明不能越冬，而在西盟老縣城可以正常生長。冬季的低溫對巨龍竹的正常生長和向北分布起到決定性的作用，也印證了竹子的抗寒性是南竹北移工程的重要因素。影響巨龍竹生長的氣候因子不是孤立的，它們相互作用，所以引種時要注意巨龍竹的生長范圍和氣候特點，做到適地適竹，防止降低其利用價值并帶來不必要的損失。

1.2 生長發育規律

根據調查，目前發現的巨龍竹竹叢，均為人工栽培。巨龍竹常以數叢至數十叢形成疏散分布的人工群落，稈形高大通直，分枝較高，分叢明顯，但竹叢大小差異較大，一般分小叢、中叢、大叢或特大叢3個等級，群落結構較為整齊，稈齡結構一般也較為合理。巨龍竹一般于5月末或6月初開始發筍，8月下旬結束，發筍歷時約65～70天，發筍量最大在6月中下旬至7月中旬，歷經約55天左右。海拔高比海拔低的地區發筍稍晚，陽坡先于陰坡發筍。竹叢發筍量、退筍量、成竹數受竹叢稈齡結構、立地條件、竹叢年齡和竹叢營養狀況的影響[1]。了解巨龍竹的生長發育規律有助于竹林的經營管理，進而改善竹林的生長條件和群體結構，提高竹林的質量，使其發揮更大的利用價值和經濟價值。

1.3 個體和稈形結構規律

利用皮爾遜和雙尾T檢驗方法得出巨龍竹的個體結構之間存在一定的相關性，稈重與胸徑、稈高和枝下高相關性顯著；胸徑決定著稈高、質量、枝下高、材積，并呈現一定的正相關性。而竹子的胸徑大小由其竹筍的大小決定，小筍長小竹，大筍長大竹。

巨龍竹在形態上與其他竹種有很大的差異，比較明顯的特點是節間產生扁圓和節部斜交，張國學等人據此特征首次提出了扁圓率和斜交率[8]。竹節的扁圓與斜交現象是巨龍竹生理上的特性，主要表現在竹稈的下部。同一株巨龍竹的壁厚從下到上呈現出快速下降區、緩降區和平緩區的變化規律。通過對巨龍竹的個體結構和稈形特點的分析，把稈徑、通直度、稈高和枝下高4個指標作為巨龍竹優良個體選擇的評價標準，并制定了一個合理的指標量。

2 竹材理化性質的研究

2.1 竹材結構

竹材的內部構造決定其性能，竹材的微觀結構與力學性質之間有著重要的聯系。對巨龍竹的竹材結構研究主要包括維管束、纖維形態。通過對稈莖結構進行解剖得知巨龍竹的維管束為斷腰型和雙斷腰型，而雙斷腰型的維管束僅發生在莖稈的基部，在同一稈莖的不同高度（軸向）及同一高度的不同部位（徑向）維管束的大小和分布有不同[5]。纖維長度是衡量植物纖維原料的優劣最重要的指標之一，巨龍竹的纖維長度大0.45～6.00mm，平均為2.28mm，屬長纖維，纖維的伸長在生長的早期就已結束，不隨生長時間而增加；纖維的寬度為8.24μm，巨龍竹的纖維長寬比為55.20mm，370.99mm，平均164.52mm[4,5]，長寬比與竹材物理性質有密切關系，長寬比大的竹材強固性和割裂性都好，適宜做造紙材料[6]。纖維壁腔比影響著造紙材料的紙張性能，劉曉波等研究認為巨龍竹的纖維長度、長寬比要高于毛竹、慈竹，而壁腔比比毛竹、慈竹的都低[9]，從中看出用巨龍竹作為造紙材料的質量要比毛竹和慈竹好，是值得推廣的較理想工業造紙原料的竹種。

2.2 物理力學性質

竹材的物理力學性質是竹材重要的質量指標[7]，研究表明巨龍竹的氣干密度較高，是龍竹的1.5倍，與毛竹相當，是4種木材（云南松、長苞冷杉、鐵核桃、紅椿）平均值的1.7倍；氣干干縮率與龍竹的相當，比毛竹高；順紋抗壓強度低于龍竹，而是毛竹和麻竹的1.6倍和1.8倍，是4種木材均值的1.8倍；抗彎強度（弦向）高，與龍竹相當，是毛竹的1.5倍，是4種木材均值的2.3倍；順紋抗拉強度極高，是麻竹和毛竹的1.4倍和1.7倍，是4種木材平均值的2.6倍[8]。竹材單位面積內的維管束數量、纖維束排列方向以及纖維本身的強度是影響竹材強度的重要因素，巨龍竹竹材性能優良，強度高，是良好的建房用材。

2.3 化學成分

植物纖維原料的化學成分是判別造紙原料優劣與利用價值的一個重要方面，同時也是合理利用纖維原料和制定制漿工藝技術條件的重要依據?；瘜W成分主要包括抽提物、細胞壁物質及灰分和二氧化硅。

巨龍竹的冷水抽提物、1%NaOH抽提物、乙醚抽提物隨著竹齡的增加而升高。巨龍竹的灰分、多戊糖、纖維素含量隨著年齡的增加而降低。灰分、二氧化硅、多戊糖含量平均分別為1.91%、0.35%、23.88%，均比針葉材、闊葉材、毛竹高出1～4倍[8]。巨龍竹的木素含量平均為22.46%，比針葉材、闊葉材、毛竹的含量低；而纖維素的含量平均為47.69%，均比針葉材、闊葉材和毛竹的高。植物纖維原料的木素、纖維素等主要成分含量對制漿造紙性能有重要影響，是判斷原料使用價值高低的主要評價指標，并對制漿造紙生產工藝有直接的影響。在植物纖維原料的主要成分中，木素是化學制漿需要去除的部分，木素含量越高，代表纖維素和半纖維素含量的越低，在蒸煮、漂白過程中消耗的化學藥品越多，制漿得率越低，生產成本越高[9]。從以上理化性質可以看出，巨龍竹既是良好的用材竹種又是優良的造紙原料。

3 繁育和培育技術的研究

竹子的繁殖方法分為有性繁殖和無性繁殖[10]。巨龍竹的種源稀少、分布狹窄，十花九不孕，導致種子結實率低，增加了種子育苗的困難，所以巨龍竹的繁育一般采用無性繁殖（分兜移栽、截稈、扦插、培養等）的方法。采用母竹埋節、主枝扦插等繁殖方法生根率低，分兜移栽成活率雖然較高，但因種質資源少和竹兜大給育苗和運輸帶來了不便，同時分兜法又增加了巨龍竹的大規模繁殖的成本。

常規的無性繁殖方法母竹利用率低，對原有叢生竹資源和當地生態環境破壞極大，若育苗技術和造林技術不當，往往造成“新林不成，老林不再”[11]。植物的組織培養是近幾十年來發展起來的一項無性繁殖的新技術，具有研究材料來源單一、 無性系克隆遺傳背景一致、經濟方便、效率高、條件可控、生長快、周期短、重復性強、可進行周年試驗或生產等優點[12]，是竹類繁育技術中最快的、較理想人工繁殖方法，可以滿足竹類大批量繁殖時對種苗的迫切需要[8]。

竹類植物組培較一般植物困難，接種時間長，成本也比較高。耿樹香等通過對巨龍竹種子、小穗外植體誘導，發現其愈傷組織產生的最適培養基，并置于25～26℃暗培養條件下，更有利于巨龍竹種子和小穗愈傷組織誘導，愈傷組織長勢旺盛，褐化程度低，誘導周期短，愈傷組織誘導率達100%（除去受污染及死亡的外植體）[15]。李在留等通過對巨龍竹幼年竹和成年竹的組織培養，發現成年竹組培比幼年竹困難[13]。巨龍竹種胚立體培養很成功，與張光楚等利用巨龍竹的種胚進行培養的結果相吻[14]。但是巨龍竹是世界上稈形最大的竹子，來源于種胚的無性系是否保持母本優良性狀，需進行優良無性系的選擇。

竹子的種子因為性狀分離等原因，變異比較大。其通常是同一叢全部開花，產生自花授粉可能性極大，使后代生存競爭力下降，遺傳品質單一。陽熊義等對巨龍竹種子實生苗以及種胚組培苗在生長情況進行觀測對比，并根據各無性系的各種生長性狀制定指標進行優良無性系的早期選育研究，通過對種胚組培苗優良無性系的選育解決了種子變異較大、采用種胚組培可能給巨龍竹大規模造林將會造成的巨大的經濟損失的問題；總結了試管微環境下與其在圃地的生長性狀的相關性，這種相關性可以為巨龍竹幼年竹組織培養在試管內的早期選優提供試驗依據[16]。

4 遺傳多樣性的研究

遺傳多樣性是指所有生物個體所包含的各種遺傳物種和信息，包括顯著不同的種群間和同一種群內的遺傳變異，亦稱基因多樣性[17]。對巨龍竹的遺傳多樣性進行研究，比較通直型和歪腳型之間的遺傳差異，為以后優良種源的選擇與擴大培育提供理論依據。竹子的遺傳多樣性多采用DNA分子標記[18]。因RAPD反應的結果等諸多因素影響，普曉蘭等通過實驗篩選出各項因子最適條件的體系。與其他一些竹種比較，巨龍竹具有豐富的遺傳性。而且，兩個類型之間，以“歪腳型”遺傳多樣性最為豐富，其PPB為90.32%，Nei基因多樣性指數為0.357 7，Shannon多樣性指數為0.520 7；“通直型”遺傳多樣性稍低，其PPB為86.02%，Nei基因多樣性指數為0.302 1，Shannon多樣性指數為0.453 7[8]。

在物種內部因生境的不同也會產生遺傳上的多樣化，各種生物不同亞種或地方品種中都存在著豐富的遺傳多樣性，是物種以上各水平多樣性的最重要的來源[19]。楊漢奇等用ISSR分子標記技術對通直型巨龍竹主要分布區不同種源的遺傳變異進行了研究，結果顯示有13.66%的遺傳變異存在于居群內，而86.34%的遺傳變異存在于居群間，不同居群間遺傳分化很大，遺傳多樣性豐富。導致通直型巨龍竹不同居群間遺傳分化的主要原因可能是生境片段化和自然條件下花而不實造成的種子傳播困難[20]。

5 開發利用方面的研究

巨龍竹單株竹材和竹筍的生物量均居同類龍竹之首，其材質優良，竹筍略苦，經加工后可食用，是優質材筍兩用竹種之一。巨龍竹以本身特大型為特色，堪稱“竹中極品、世界之最”。以巨龍竹整竹用作居民竹樓、郊野別墅、旅游渡假區等特色建筑已引起國外商家關注，具有巨大的市場潛力[8]。2010年的上海世博會的“德中同行之家”展館是一座覆膜全竹結構的二層環保建筑，建筑的支撐體系是由8m長巨龍竹架構而成的，又一次向世人展現了巨龍竹的風采。

巨龍竹也可制造竹膠合板、竹編膠合板、竹地板、竹炭等加工產品，竹雕、竹刻、茶筒等工藝品，因為其纖維含量高，可生產高檔紙及優質人造絲。開發利用巨龍竹有利于改善生態環境和提高當地人民生活水平，對保護民族文化有重要的意義。

6 研究與展望

綜上所述，對于巨龍竹的研究已經取得了重大的進步，一些研究成果也被有效地應用于實踐中，但還有許多問題有待深入的研究。

DNA分子標記技術越來越多的被運用到竹類植物的研究中，尤其是在遺傳多樣性、遺傳圖譜、基因定位和瀕危竹種保護方面，是一個有力的工具。巨龍竹是珍稀竹種，其分布范圍狹窄、自然種源稀少。物種瀕危的一個重要因素是遺傳多樣性缺乏，導致對巨龍竹竹種的保護工作帶來的困難，所以利用現代分子標記技術加強對巨龍竹遺傳多樣性進行研究是非常必要的。

隨著環保的意識的加強，竹產業這個綠色產業被越來越多的人關注，竹林培育的面積逐年增加，但在近十多年的竹林培育中，經常忽視了種源的選優，許多地區的苗木未經選擇，就直接造林。生產實踐中，一些栽培地區的竹林出現了生長慢、林分郁閉晚、產量低、質量差、衰敗快的退化趨勢。巨龍竹種源間存在分化變異，在不同分布區稈形表現出很大的差異，所以需要對巨龍竹進行優良種質資源的選擇，并制定評價指標。巨龍竹主要經濟性狀的遺傳變異規律尚不清楚，變異不清楚，選擇也就無從下手，所以要了解巨龍竹的主要經濟性狀的遺傳變異規律及遺傳多樣性，為珍稀竹種巨龍竹優良種質資源的選擇與評價提供理論基礎，進而有利于巨龍竹良種的改良。中國竹類植物種類繁多，而巨龍竹是竹亞科植物中優良特性最突出，推廣、發展和開發利用潛力最大的竹種之一，幾乎全身都是寶,都有利用價值。雖然分布的范圍窄，但分布地點的不同，巨龍竹的長勢也相應存在一定的差異，對巨龍竹引種和種子園的建立產生一定的影響。因此，開展巨龍竹種質資源的選擇，是進一步對優良無性系的選擇的前提；對擴大巨龍竹的栽培范圍，實現產業化開發具有重大意義；更有利于巨龍竹的保護工作，防止其基因的流失。

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Research Status and Outlook of Rare Bamboo Species ofDendrocalamus sinicus

Liu Shi nan, Hui Chao mao*
(College of Forestry, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)

The paper described the current research status ofDendrocalamus sinicusin terms of the biological characteristics, breeding technology, genetic diversity, usage, et al. Furthermore, the future research priorities and developmental directions ofD. sinicuswere discussed.

Dendrocalamus sinicus, current status, outlook

國家自然科學基金項目(30872016)。

973計劃前期研究專項課題(2009cb126008)。

劉世男（1986-），女，吉林輝南人，研究生，主要從事森林培育竹類培育研究。

輝朝茂（1962-），男，云南昌寧人，教授，長期從事竹類研究。