作為一個葡萄分類學者，我有一個夢想——把所有的葡萄科物種繪成一棵生命之樹，把它們的位置標在這棵樹上。

魯麗敏 · 中國科學院植物研究所研究員

格致論道第65期 | 2021年3月 北京

大家好，我是魯麗敏，來自中國科學院植物研究所，主要從事葡萄科植物的分類學研究。每次提到我的專業(yè)，大家問的第一個問題就是：什么品種的葡萄好吃？什么葡萄釀的酒好喝？

據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在全世界已經(jīng)有超過8000種葡萄品種，其中有將近2000種是作為水果直接食用的，有超過6000種是用于釀酒的。

不同用途的葡萄品種

雖然我不知道哪個品種的葡萄最好吃，但是釀酒的葡萄一般都不好吃。這種葡萄一般皮比較厚、籽大、果肉少、味道酸澀，葡萄酒里面很多的風味都來自葡萄的果皮。圖片下面這排葡萄雖然看起來也很可口，但是我不推薦大家吃。

葡萄科大家族

雖然葡萄品種眾多，但絕大多數(shù)都可以歸入一個物種，就是原產(chǎn)歐洲、中亞的葡萄(Vitis vinifera)。

我主要研究葡萄科的野生物種。葡萄科是一個大家族，包括約1000個成員。葡萄科又分為16個屬，就像是16個小家庭。葡萄就是葡萄屬這個小家庭的75個成員之一，它是葡萄科大家族1000個成員里的千分之一。

葡萄科大家族

我今天要跟大家介紹的故事就是葡萄科大家族的故事。

葡萄科是一群什么樣的植物？絕大多數(shù)的葡萄科植物都有卷須，我們可以根據(jù)它的卷須和葉子對生的特征進行鑒定。大多數(shù)葡萄科植物都生長在熱帶和亞熱帶，這些地區(qū)很多都有我們的足跡。

我的工作首先是要把這些野生的葡萄從世界各地采集回來，然后對它們進行研究。有些朋友可能會有疑問，葡萄科的果實能不能吃？好不好吃？怎么吃？

葡萄屬 Vitis

總的來說，葡萄屬的70多個物種都是可以吃的，但是好吃與否因人而異。我的一個朋友嘗了一個野生的山葡萄，就覺得極其難吃。

烏蘞莓屬 Causonis

但是，葡萄科其他屬的果實，味道就很不一定了。在云南有一些當?shù)厝藭詾跆`莓屬植物的果實，我的一個朋友說這種果實吃起來是酸甜口味，但是不能吃多，吃多了會拉肚子。

葡萄甕屬 Cyphostemma

非洲沒有原產(chǎn)的葡萄屬的物種，所以當?shù)厝艘矔云咸芽破咸旬Y屬這種毛毛的果實，好像吃了也沒有什么問題。

大麻藤屬 Cayratia

圖中這個大麻藤屬的粉色小果非常好看，能讓人流一地口水。我當時第一眼看到也特別饞，想要剝一個嘗一嘗。結果才剝了一半，手就腫了。后來和導師提起這件事情，她說“啊，印象太深刻了！”當時她也沒忍住嘗了一口，舌頭大半天都沒轉過彎來。

我們在野外能拍到葡萄科各種漂亮的果實，但是我們一般都不吃。不吃并不是因為怕死，主要是吃多了拉肚子怕找不到廁所。最重要的是，如果一旦吃死了，會打亂我們的采集計劃。

葡萄科各種漂亮的果實

圖中的這些果實，人類大多會覺得極其難吃，但是對于鳥類來說則是美味佳肴。

鳥類有一個特點，它的視力特別好，但是味覺特別差。葡萄科這類鮮艷漂亮的果實，似乎是專門為鳥類這種視覺犀利、味覺遲鈍的動物量身定制的。鳥類吃了果實后，就會幫助葡萄科傳播種子。

我們可能不知道，還有一些常見的物種也是屬于葡萄科的，例如爬山虎。在路邊、公園、荒山上，它們都隨處可見。

秋天變紅的爬山虎

爬山虎在秋天時葉子會變紅，遠遠看去非常漂亮，也是著名的紅葉植物，所以它還有一個名字叫地錦。

如果你仔細觀察它，會發(fā)現(xiàn)它的卷須頂端生有吸盤?？刹灰】催@種吸盤，科學研究發(fā)現(xiàn)，每一個吸盤的附著力可以達到10牛頓，相當于兩瓶500毫升礦泉水的重量。

爬山虎卷須頂端的吸盤

正是得益于這樣強大的吸盤，一株拇指粗細的爬山虎就可以爬滿幾百平方米的墻面。爬山虎在冬季也是鳥兒們重要的食物來源，我們經(jīng)常能拍到各種鳥兒爭搶爬山虎的果實。

“食人花”的低調寄主：崖爬藤屬

大王花

這種花兒是大花草科的大王花，它是世界上最大的花，直徑最大可超過一米，曾經(jīng)一度被誤傳為是食人花。雖然它不是葡萄科的，但是它的生存卻離不開葡萄科崖爬藤屬植物。

崖爬藤屬植物

崖爬藤屬植物長相非常普通，但大花草科植物卻嚴格寄生在這個屬的植物上面。

大花草只能長出一朵花，沒有根莖葉，也不進行光合作用，吃喝拉撒全部依賴崖爬藤屬植物。它們兩個之間的關系，就像歌里唱的“一個貌美如花，一個賺錢養(yǎng)家”。

寄生花（左）與扁擔藤（右）

大花草科大概有40多種植物，我國只有一種，叫寄生花。它寄生在扁擔藤和一些其他物種的根上。我們曾經(jīng)以為它消失了，但前幾年它又在云南被重新發(fā)現(xiàn)了。

最近也有科學家用全基因組測序的方法研究寄生花，發(fā)現(xiàn)寄生花確實很懶，它丟掉了將近一半的基因。這些基因是用來干嘛的呢？主要控制光合作用和根葉的發(fā)育。這個花兒還借來了寄主的好多基因來行使防御和應激過程。

但是這么漂亮的“小仙女”，怎么就看上了其貌不揚的崖爬藤？崖爬藤難道僅僅因為它長得好看，就心甘情愿地養(yǎng)著它們？我們還不太清楚它們之間的共生機制，這有待科學家進一步研究。

奇異的外星植物：葡萄甕

講到這兒，大家可能對葡萄科有個基本的印象：葡萄科都是藤本植物，可以爬得很高。但接下來這位可能會顛覆大家的印象。

在全世界的石灰?guī)r山地，雖然雨量不一定少，但是存水能力特別差。在非洲的石灰?guī)r山地，各種各樣的植物就進化出了各自的抗旱能力，葡萄科也不例外。

像水甕一樣的的葡萄甕

我在馬達加斯加第一次看到圖中這樣的植物。它下面有水甕一樣的樹干，上面還伸出像八爪魚一樣的觸須。我當時以為是什么外星物種，后來向導告訴我這種植物是葡萄科葡萄甕屬的。

葡萄甕屬植物的枝葉和花

我就激動地去找它的葉子。雖然當時是旱季，葉子很少，但還是找到一個小枝條。我們發(fā)現(xiàn)它的卷須和葉子是對生的，又看到啞鈴型的花，說明它確實是葡萄科葡萄甕屬的。后來，向導也因為優(yōu)異的表現(xiàn)被我們忽悠來植物所讀博士了。

葡萄甕屬的好多物種除了能生成水甕一樣的莖，它的葉片還會肉質化，也是我們多肉愛好者很喜愛的一類多肉植物。

當?shù)厝朔壳拔莺蠓N的多肉植物

當?shù)厝艘蔡貏e喜歡它，他們會把這種植物從野外挖回來種到房前屋后。一方面可以裝飾自己的庭院，也說不定哪一天就把它們賣了。正是因為這樣的濫采濫挖，我們在野外已經(jīng)很難看到葡萄甕屬很多物種的野生植株了。

艱辛的采集之路

大家可能覺得我的工作很有趣，可以到處旅游見識很多新鮮玩意兒。其實，我們的工作也挺艱苦。

野外常見的動物

大家看到這些圖片可能有點惡心，但這就是我們日常打交道的一些小動物。我們對上方的蛇和螞蟥又愛又怕。這兩種東西的出現(xiàn)，經(jīng)常代表生境是比較原始的，可能采到一些很好的東西。

為了防蛇和螞蟥，我曾經(jīng)也打過綁腿，還定制過用那種大布做的螞蟥襪，但在螞蟥多的地方這些做法也不太管用。螞蟥多的時候，路上、葉片上全都是它們搖晃的小身姿，它們會隨時“piu”一下彈到你身上吸你的血。

即使你打著綁腿，它們還能從脖子或者腦袋上吸你的血。雖然最開始感覺比較恐怖，但是咬得多了也就不怕了。我現(xiàn)在不打綁腿也不穿螞蟥襪，把褲腿往襪子里一塞就鉆進林子了。

采葡萄還會經(jīng)常遇到螞蟻，全世界的螞蟻都很愛葡萄科植物，可能是為了吸食它們的花蜜。我在印尼被紅螞蟻咬過，在澳大利亞被綠螞蟻咬過，螞蟻真是無孔不入，防不勝防。

右下圖的這個東西叫蚋，它雖然小，但是危害很大。有一年我在南美洲出差，當時腳受傷了，沒法穿襪子，腳面就暴露在外面。突然感覺特別疼，我以為是被蜜蜂蟄了。但是腳上有十幾個出血點，結痂之后特別癢。在很多年里，我都不知道是被什么咬了。

直到有一天，從緬甸回來的同事跟我們分享他們在緬甸被咬的類似經(jīng)歷，我才知道當年可能也是被蚋咬了。但是，現(xiàn)在我們也還沒有什么有效的措施來對付它們。

我們在野外采葡萄，另外一個經(jīng)常面臨的問題是夠不著。即使我們帶了摘果子的高枝剪，有時候也還是夠不著。

采葡萄的“十八般武藝”

如果在路邊，我們會招呼司機師傅把車開到藤子下面，再把它摘下來或者拍照，有時候我們甚至還得疊羅漢。我們在國內采集通常是能帶高枝剪的。但是如果出國，托運會特別不方便。我們帶過幾次都被扣下了，所以后面我們就不帶了。

不帶高枝剪怎么采葡萄呢？我們會就地取材，開動腦筋，找一些樹枝、石頭，然后用繩子綁上石頭往上投，甚至有時候會爬樹，這些方法都用過。

可能有些朋友會疑問，你們是不是傻？為什么要吊死在一棵藤上面？這個夠不著就去找夠得著的呀？這是因為不同地方的葡萄經(jīng)常是不同的物種，如果這個不采，可能到下一個點就采不到了。

石灰?guī)r山地

圖中的這種石灰?guī)r山地，看起來特別美好，但其實暗藏殺機。這種山地對鞋的要求特別高，如果穿普通的鞋，鞋底可能很快會被磨穿。如果在上面摔倒也特別危險，我曾經(jīng)整條腿都掉到了一個暗洞里，摔出的瘀青過了一個月才消。

我們大概是旅店最不歡迎的客人，有一年圣誕前夕，我們到了一個很干凈整潔的小店。一進門，我們就把行李、箱子、標本夾和標本全部擺滿了客廳，旅店的圣誕樹都被擠到一個角落里面。

其實我們進去之前都會好好收拾一番，比如說理理發(fā)型、把身上的土拍一拍、鞋上的泥跺一跺。但進門總還是會帶進好多泥，甚至一些不友好的小動物。在我們進來的過程中，有個當?shù)匦『⒌纱罅搜劬?，全程看著我們，看得我們很不好意思?/p>

另外，如果有幸能找到一個住的地方，吃完飯我們很快就得開始壓標本了。

白天采得越開心、采得越多，晚上就睡得越晚。那么，我們是如何壓標本呢？一個人負責整理采回來的植物，把它壓好；另一個人鑒定物種并記錄采集信息；還有一個人把葉片取下來做分子材料，用硅膠干燥。

每次剛開始壓標本，我們總是有說有笑，特別開心。但一過12點，就有人開始打盹了。有時候喊著喊著，那邊就沒有回音了，有的同事拿著筆就睡著了。

我就有過一次很尷尬的經(jīng)歷。我當學生的時候，跟標本館的老師一起出野外。有一天采了特別多葡萄，本來晚上我應該是壓標本的主力，但是1點多我實在太困了，就兀自回去睡覺了，心里想著我睡5分鐘就回來，結果一覺睡到第二天早上。

第二天我捂著臉下來吃飯，老師還是逮著我訓了一頓：“好家伙，讓我們3位老同志壓到3點多。”

用烘機烘干標本

壓完標本可以睡覺嗎？還不行。標本壓好了還需要用瓦楞紙把它們夾起來烘干，我們通常會帶著圖中這樣的烘機，把標本蒙起來。有時候也會把野外的濕襪子、濕衣服一起烘一下。

但是有的地方特別艱苦，連電都沒有，那就慘了。

沒電時用火烤干標本

比如說這是我們標本館老師最艱苦的一次，沒有之一。連著20天沒有電，每天還要被蚋咬，晚上回來以后，借著火光先把標本壓好，再一份一份地用火把標本烤干。手上被蚋咬的地方烤火后就開始癢，所以他們都是一邊抓癢一邊烤標本，直到深夜。

歷盡千辛萬苦采集制作的標本樣品，是做什么用的呢？我們遠遠不是把它們放在標本館展覽那么簡單，我們要用電子顯微鏡觀察它們的形態(tài)變異，然后對分子材料進行DNA測序。通過比對它們的DNA序列，判斷它們之間的親緣關系。

比對DNA序列判斷親緣關系

比如之前講到的這些屬，它們下面有很多物種。一般來講，同屬的物種的分子結果都要聚在一起。如果有一些物種跑了出去，形態(tài)又特別獨特，通常我們會分出一些新類群。近幾年，葡萄科已經(jīng)分出了四個新屬。

解決好它們的親緣關系以后要做什么呢？我們會用化石的信息和當前的分布信息來重建它們的演化和遷徙歷史。

比如說一個類群，它是始新世在東亞起源，它在什么時間到了印度？又在什么時間通過什么樣的方式到了澳大利亞？諸如此類。

如果運氣好，還能在野外發(fā)現(xiàn)一些新類群。2014年，我們跟德宏州林草局的一些老師合作科考，我當時隨手抓了一把藤子，以為是崖爬藤屬的。但是回來我們一做實驗，分子結果支持它跟葡萄甕屬聚在一起。而葡萄甕屬植物大多數(shù)分布在非洲，在我們中國從來沒有記錄。

發(fā)現(xiàn)葡萄甕屬在中國新記錄（云南德宏）

我們當時很激動，認為這是一個大發(fā)現(xiàn)。但是我們即使知道了這個發(fā)現(xiàn)，也不能輕易發(fā)表結果。還需要有很扎實的形態(tài)研究，掌握它的分布范圍和更多的信息來支持。

當時林業(yè)局的老師們定期去巡山，跟我們打電話通報：“小魯老師，葡萄甕開花了?！?/strong>我們就飛過去拍照、取樣。這樣飛了五次以后，終于集全了它的花果信息，還發(fā)現(xiàn)4個自然的居群。

2017年我們把這個結果發(fā)表出來，特別感謝林草局那些老師的幫助。如果沒有他們，我們可能需要更久的時間。

研究葡萄科的意義

可能有些朋友會問，你們的工作太基礎了，有什么應用價值嗎？我認為是可以有的。

我舉兩個簡單的例子。一個例子是康科德葡萄，這是美國一種重要的釀酒品種，是150多年前的一位莊

主用歐洲的經(jīng)濟葡萄跟美國的當?shù)仄咸央s交育種來的。

康科德葡萄的起源

由于時間久遠，它的父母本信息已經(jīng)無從考證。我們導師有所有葡萄屬的物種信息，在公司的委托下用分子溯源的方法找到了它的父母本，并且還原了當時的雜交過程。做這個有什么用呢？公司可以根據(jù)它的父母本的優(yōu)缺點，對這個品種進一步改良。

另一個例子發(fā)生在我身邊。這幾年我國的葡萄產(chǎn)業(yè)突飛猛進，現(xiàn)在葡萄種植面積已達到全世界第一，但主要是以鮮食品種為主。我們還是四大葡萄酒進口國之一，每年需要花費很多錢向一些國家進口葡萄酒。這是為什么呢？

除了歷史文化的因素，另一個原因在于我國的氣侯其實不太適合種葡萄。南方雨水多，葡萄容易生??；北方太冷，葡萄過不了冬，這怎么辦呢？

在北方種葡萄，每年在冬天到來之前，就要把那些葡萄藤埋到土里面，到春天的時候再把它們挖出來。這樣種葡萄很艱苦，會耗費很多人力物力，品質還不好。

玫瑰香與山葡萄雜交，培育高抗葡萄新品種

我們植物所有一個專門研究葡萄品種的團隊，他們利用優(yōu)質的玫瑰香和抗凍能力特別強的山葡萄，雜交培育出來了特別抗凍的新品種。

這是一個實驗基地，正下著大雪。里面的葡萄不需要埋土也能過冬了，大大減少了人力物力的耗費，葡萄的品質也特別好，屢次獲獎。

我國其實有很重要的葡萄種質資源，目前有將近40種葡萄屬的物種，有150多個葡萄科的物種。這些物種都有可能用來雜交或做砧木，改善我們現(xiàn)有葡萄的品質。如果能保存好、利用好這些資源，我們國家的葡萄和葡萄酒產(chǎn)業(yè)未來將是不可限量的。

可能有些朋友對科學家有刻板印象，認為科學家就是一些埋頭苦干的書呆子。其實我們也有自己的詩和遠方。我們的祖師爺達爾文就是一位非常浪漫的人，他在《物種起源》里面給我們描繪了一幅美麗的藍圖。他認為所有的物種都有一個共同的祖先，它們之間的關系可以比喻成一棵生命之樹，所有的物種都能在這棵樹上找到它們的位置。

作為一名葡萄分類學者，我也有個夢想，想把所有的葡萄科物種繪成一棵生命之樹，把它們的位置標在這棵樹上。

這就像一個拼圖游戲，我們整個葡萄團隊用了大概20多年的時間，只拼出了樹干和500多個物種，那剩下的一半物種在哪里？它們在樹上是什么位置？它們是怎么演化？如何遷徙的？我想這些是我以后要努力解決的問題。

最后感謝我的兩位導師，感謝我們葡萄研究團隊，還要感謝很多朋友的幫助，謝謝大家。

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