作為一個(gè)葡萄分類學(xué)者，我有一個(gè)夢(mèng)想——把所有的葡萄科物種繪成一棵生命之樹(shù)，把它們的位置標(biāo)在這棵樹(shù)上。

魯麗敏 · 中國(guó)科學(xué)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(lái)自中國(guó)科學(xué)院植物研究所，主要從事葡萄科植物的分類學(xué)研究。每次提到我的專業(yè)，大家問(wèn)的第一個(gè)問(wèn)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(jì)，現(xiàn)在全世界已經(jīng)有超過(guò)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(guò)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(gè)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(fēng)味都來(lái)自葡萄的果皮。圖片下面這排葡萄雖然看起來(lái)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(gè)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(gè)大家族，包括約1000個(gè)成員。葡萄科又分為16個(gè)屬，就像是16個(gè)小家庭。葡萄就是葡萄屬這個(gè)小家庭的75個(gè)成員之一，它是葡萄科大家族1000個(gè)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(duì)生的特征進(jìn)行鑒定。大多數(shù)葡萄科植物都生長(zhǎng)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(lái)，然后對(duì)它們進(jìn)行研究。有些朋友可能會(huì)有疑問(wèn)，葡萄科的果實(shí)能不能吃？好不好吃？怎么吃？

葡萄屬 Vitis

總的來(lái)說(shuō)，葡萄屬的70多個(gè)物種都是可以吃的，但是好吃與否因人而異。我的一個(gè)朋友嘗了一個(gè)野生的山葡萄，就覺(jué)得極其難吃。

烏蘞莓屬 Causonis

但是，葡萄科其他屬的果實(shí)，味道就很不一定了。在云南有一些當(dāng)?shù)厝藭?huì)吃烏蘞莓屬植物的果實(shí)，我的一個(gè)朋友說(shuō)這種果實(shí)吃起來(lái)是酸甜口味，但是不能吃多，吃多了會(huì)拉肚子。

葡萄甕屬 Cyphostemma

非洲沒(méi)有原產(chǎn)的葡萄屬的物種，所以當(dāng)?shù)厝艘矔?huì)吃葡萄科葡萄甕屬這種毛毛的果實(shí)，好像吃了也沒(méi)有什么問(wèn)題。

大麻藤屬 Cayratia

圖中這個(gè)大麻藤屬的粉色小果非常好看，能讓人流一地口水。我當(dāng)時(shí)第一眼看到也特別饞，想要?jiǎng)円粋€(gè)嘗一嘗。結(jié)果才剝了一半，手就腫了。后來(lái)和導(dǎo)師提起這件事情，她說(shuō)“啊，印象太深刻了！”當(dāng)時(shí)她也沒(méi)忍住嘗了一口，舌頭大半天都沒(méi)轉(zhuǎn)過(guò)彎來(lái)。

我們?cè)谝巴饽芘牡狡咸芽聘鞣N漂亮的果實(shí)，但是我們一般都不吃。不吃并不是因?yàn)榕滤?，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，?huì)打亂我們的采集計(jì)劃。

葡萄科各種漂亮的果實(shí)

圖中的這些果實(shí)，人類大多會(huì)覺(jué)得極其難吃，但是對(duì)于鳥類來(lái)說(shuō)則是美味佳肴。

鳥類有一個(gè)特點(diǎn)，它的視力特別好，但是味覺(jué)特別差。葡萄科這類鮮艷漂亮的果實(shí)，似乎是專門為鳥類這種視覺(jué)犀利、味覺(jué)遲鈍的動(dòng)物量身定制的。鳥類吃了果實(shí)后，就會(huì)幫助葡萄科傳播種子。

我們可能不知道，還有一些常見(jiàn)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(jiàn)。

秋天變紅的爬山虎

爬山虎在秋天時(shí)葉子會(huì)變紅，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去非常漂亮，也是著名的紅葉植物，所以它還有一個(gè)名字叫地錦。

如果你仔細(xì)觀察它，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的卷須頂端生有吸盤?？刹灰】催@種吸盤，科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)吸盤的附著力可以達(dá)到10牛頓，相當(dāng)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(qiáng)大的吸盤，一株拇指粗細(xì)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(lái)源，我們經(jīng)常能拍到各種鳥兒爭(zhēng)搶爬山虎的果實(shí)。

“食人花”的低調(diào)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(guò)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(kāi)葡萄科崖爬藤屬植物。

崖爬藤屬植物

崖爬藤屬植物長(zhǎng)相非常普通，但大花草科植物卻嚴(yán)格寄生在這個(gè)屬的植物上面。

大花草只能長(zhǎng)出一朵花，沒(méi)有根莖葉，也不進(jìn)行光合作用，吃喝拉撒全部依賴崖爬藤屬植物。它們兩個(gè)之間的關(guān)系，就像歌里唱的“一個(gè)貌美如花，一個(gè)賺錢養(yǎng)家”。

寄生花（左）與扁擔(dān)藤（右）

大花草科大概有40多種植物，我國(guó)只有一種，叫寄生花。它寄生在扁擔(dān)藤和一些其他物種的根上。我們?cè)?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(xué)家用全基因組測(cè)序的方法研究寄生花，發(fā)現(xiàn)寄生花確實(shí)很懶，它丟掉了將近一半的基因。這些基因是用來(lái)干嘛的呢？主要控制光合作用和根葉的發(fā)育。這個(gè)花兒還借來(lái)了寄主的好多基因來(lái)行使防御和應(yīng)激過(guò)程。

但是這么漂亮的“小仙女”，怎么就看上了其貌不揚(yáng)的崖爬藤？崖爬藤難道僅僅因?yàn)樗L(zhǎng)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(jī)制，這有待科學(xué)家進(jìn)一步研究。

奇異的外星植物：葡萄甕

講到這兒，大家可能對(duì)葡萄科有個(gè)基本的印象：葡萄科都是藤本植物，可以爬得很高。但接下來(lái)這位可能會(huì)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(jìn)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(dá)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(shù)干，上面還伸出像八爪魚一樣的觸須。我當(dāng)時(shí)以為是什么外星物種，后來(lái)向?qū)Ц嬖V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(dòng)地去找它的葉子。雖然當(dāng)時(shí)是旱季，葉子很少，但還是找到一個(gè)小枝條。我們發(fā)現(xiàn)它的卷須和葉子是對(duì)生的，又看到啞鈴型的花，說(shuō)明它確實(shí)是葡萄科葡萄甕屬的。后來(lái)，向?qū)б惨驗(yàn)閮?yōu)異的表現(xiàn)被我們忽悠來(lái)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(huì)肉質(zhì)化，也是我們多肉愛(ài)好者很喜愛(ài)的一類多肉植物。

當(dāng)?shù)厝朔壳拔莺蠓N的多肉植物

當(dāng)?shù)厝艘蔡貏e喜歡它，他們會(huì)把這種植物從野外挖回來(lái)種到房前屋后。一方面可以裝飾自己的庭院，也說(shuō)不定哪一天就把它們賣了。正是因?yàn)檫@樣的濫采濫挖，我們?cè)谝巴庖呀?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(jué)得我的工作很有趣，可以到處旅游見(jiàn)識(shí)很多新鮮玩意兒。其實(shí)，我們的工作也挺艱苦。

野外常見(jiàn)的動(dòng)物

大家看到這些圖片可能有點(diǎn)惡心，但這就是我們?nèi)粘４蚪坏赖囊恍┬?dòng)物。我們對(duì)上方的蛇和螞蟥又愛(ài)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(guò)綁腿，還定制過(guò)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(shí)候，路上、葉片上全都是它們搖晃的小身姿，它們會(huì)隨時(shí)“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(kāi)始感覺(jué)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(jìn)林子了。

采葡萄還會(huì)經(jīng)常遇到螞蟻，全世界的螞蟻都很愛(ài)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(guò)，在澳大利亞被綠螞蟻咬過(guò)，螞蟻真是無(wú)孔不入，防不勝防。

右下圖的這個(gè)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(dāng)時(shí)腳受傷了，沒(méi)法穿襪子，腳面就暴露在外面。突然感覺(jué)特別疼，我以為是被蜜蜂蟄了。但是腳上有十幾個(gè)出血點(diǎn)，結(jié)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(lái)的同事跟我們分享他們?cè)诰挼楸灰У念愃平?jīng)歷，我才知道當(dāng)年可能也是被蚋咬了。但是，現(xiàn)在我們也還沒(méi)有什么有效的措施來(lái)對(duì)付它們。

我們?cè)谝巴獠善咸眩硗庖粋€(gè)經(jīng)常面臨的問(wèn)題是夠不著。即使我們帶了摘果子的高枝剪，有時(shí)候也還是夠不著。

采葡萄的“十八般武藝”

如果在路邊，我們會(huì)招呼司機(jī)師傅把車開(kāi)到藤子下面，再把它摘下來(lái)或者拍照，有時(shí)候我們甚至還得疊羅漢。我們?cè)趪?guó)內(nèi)采集通常是能帶高枝剪的。但是如果出國(guó)，托運(yùn)會(huì)特別不方便。我們帶過(guò)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(huì)就地取材，開(kāi)動(dòng)腦筋，找一些樹(shù)枝、石頭，然后用繩子綁上石頭往上投，甚至有時(shí)候會(huì)爬樹(shù)，這些方法都用過(guò)。

可能有些朋友會(huì)疑問(wèn)，你們是不是傻？為什么要吊死在一棵藤上面？這個(gè)夠不著就去找夠得著的呀？這是因?yàn)椴煌胤降钠咸呀?jīng)常是不同的物種，如果這個(gè)不采，可能到下一個(gè)點(diǎn)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(lái)特別美好，但其實(shí)暗藏殺機(jī)。這種山地對(duì)鞋的要求特別高，如果穿普通的鞋，鞋底可能很快會(huì)被磨穿。如果在上面摔倒也特別危險(xiǎn)，我曾經(jīng)整條腿都掉到了一個(gè)暗洞里，摔出的瘀青過(guò)了一個(gè)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(gè)很干凈整潔的小店。一進(jìn)門，我們就把行李、箱子、標(biāo)本夾和標(biāo)本全部擺滿了客廳，旅店的圣誕樹(shù)都被擠到一個(gè)角落里面。

其實(shí)我們進(jìn)去之前都會(huì)好好收拾一番，比如說(shuō)理理發(fā)型、把身上的土拍一拍、鞋上的泥跺一跺。但進(jìn)門總還是會(huì)帶進(jìn)好多泥，甚至一些不友好的小動(dòng)物。在我們進(jìn)來(lái)的過(guò)程中，有個(gè)當(dāng)?shù)匦『⒌纱罅搜劬Γ炭粗覀?，看得我們很不好意思?/p>

另外，如果有幸能找到一個(gè)住的地方，吃完飯我們很快就得開(kāi)始?jí)簶?biāo)本了。

白天采得越開(kāi)心、采得越多，晚上就睡得越晚。那么，我們是如何壓標(biāo)本呢？一個(gè)人負(fù)責(zé)整理采回來(lái)的植物，把它壓好；另一個(gè)人鑒定物種并記錄采集信息；還有一個(gè)人把葉片取下來(lái)做分子材料，用硅膠干燥。

每次剛開(kāi)始?jí)簶?biāo)本，我們總是有說(shuō)有笑，特別開(kāi)心。但一過(guò)12點(diǎn)，就有人開(kāi)始打盹了。有時(shí)候喊著喊著，那邊就沒(méi)有回音了，有的同事拿著筆就睡著了。

我就有過(guò)一次很尷尬的經(jīng)歷。我當(dāng)學(xué)生的時(shí)候，跟標(biāo)本館的老師一起出野外。有一天采了特別多葡萄，本來(lái)晚上我應(yīng)該是壓標(biāo)本的主力，但是1點(diǎn)多我實(shí)在太困了，就兀自回去睡覺(jué)了，心里想著我睡5分鐘就回來(lái)，結(jié)果一覺(jué)睡到第二天早上。

第二天我捂著臉下來(lái)吃飯，老師還是逮著我訓(xùn)了一頓：“好家伙，讓我們3位老同志壓到3點(diǎn)多?！?/p>

用烘機(jī)烘干標(biāo)本

壓完標(biāo)本可以睡覺(jué)嗎？還不行。標(biāo)本壓好了還需要用瓦楞紙把它們夾起來(lái)烘干，我們通常會(huì)帶著圖中這樣的烘機(jī)，把標(biāo)本蒙起來(lái)。有時(shí)候也會(huì)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(méi)有，那就慘了。

沒(méi)電時(shí)用火烤干標(biāo)本

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

歷盡千辛萬(wàn)苦采集制作的標(biāo)本樣品，是做什么用的呢？我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是把它們放在標(biāo)本館展覽那么簡(jiǎn)單，我們要用電子顯微鏡觀察它們的形態(tài)變異，然后對(duì)分子材料進(jìn)行DNA測(cè)序。通過(guò)比對(duì)它們的DNA序列，判斷它們之間的親緣關(guān)系。

比對(duì)DNA序列判斷親緣關(guān)系

比如之前講到的這些屬，它們下面有很多物種。一般來(lái)講，同屬的物種的分子結(jié)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(dú)特，通常我們會(huì)分出一些新類群。近幾年，葡萄科已經(jīng)分出了四個(gè)新屬。

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

比如說(shuō)一個(gè)類群，它是始新世在東亞起源，它在什么時(shí)間到了印度？又在什么時(shí)間通過(guò)什么樣的方式到了澳大利亞？諸如此類。

如果運(yùn)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(dāng)時(shí)隨手抓了一把藤子，以為是崖爬藤屬的。但是回來(lái)我們一做實(shí)驗(yàn)，分子結(jié)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(guó)從來(lái)沒(méi)有記錄。

發(fā)現(xiàn)葡萄甕屬在中國(guó)新記錄（云南德宏）

我們當(dāng)時(shí)很激動(dòng)，認(rèn)為這是一個(gè)大發(fā)現(xiàn)。但是我們即使知道了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，也不能輕易發(fā)表結(jié)果。還需要有很扎實(shí)的形態(tài)研究，掌握它的分布范圍和更多的信息來(lái)支持。

當(dāng)時(shí)林業(yè)局的老師們定期去巡山，跟我們打電話通報(bào)：“小魯老師，葡萄甕開(kāi)花了?！?/strong>我們就飛過(guò)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(gè)自然的居群。

2017年我們把這個(gè)結(jié)果發(fā)表出來(lái)，特別感謝林草局那些老師的幫助。如果沒(méi)有他們，我們可能需要更久的時(shí)間。

研究葡萄科的意義

可能有些朋友會(huì)問(wèn)，你們的工作太基礎(chǔ)了，有什么應(yīng)用價(jià)值嗎？我認(rèn)為是可以有的。

我舉兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子。一個(gè)例子是康科德葡萄，這是美國(guó)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(jì)葡萄跟美國(guó)的當(dāng)?shù)仄咸央s交育種來(lái)的。

康科德葡萄的起源

由于時(shí)間久遠(yuǎn)，它的父母本信息已經(jīng)無(wú)從考證。我們導(dǎo)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(dāng)時(shí)的雜交過(guò)程。做這個(gè)有什么用呢？公司可以根據(jù)它的父母本的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)這個(gè)品種進(jìn)一步改良。

另一個(gè)例子發(fā)生在我身邊。這幾年我國(guó)的葡萄產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)，現(xiàn)在葡萄種植面積已達(dá)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(jìn)口國(guó)之一，每年需要花費(fèi)很多錢向一些國(guó)家進(jìn)口葡萄酒。這是為什么呢？

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

在北方種葡萄，每年在冬天到來(lái)之前，就要把那些葡萄藤埋到土里面，到春天的時(shí)候再把它們挖出來(lái)。這樣種葡萄很艱苦，會(huì)耗費(fèi)很多人力物力，品質(zhì)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(gè)專門研究葡萄品種的團(tuán)隊(duì)，他們利用優(yōu)質(zhì)的玫瑰香和抗凍能力特別強(qiáng)的山葡萄，雜交培育出來(lái)了特別抗凍的新品種。

這是一個(gè)實(shí)驗(yàn)基地，正下著大雪。里面的葡萄不需要埋土也能過(guò)冬了，大大減少了人力物力的耗費(fèi)，葡萄的品質(zhì)也特別好，屢次獲獎(jiǎng)。

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

可能有些朋友對(duì)科學(xué)家有刻板印象，認(rèn)為科學(xué)家就是一些埋頭苦干的書呆子。其實(shí)我們也有自己的詩(shī)和遠(yuǎn)方。我們的祖師爺達(dá)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(lán)圖。他認(rèn)為所有的物種都有一個(gè)共同的祖先，它們之間的關(guān)系可以比喻成一棵生命之樹(shù)，所有的物種都能在這棵樹(shù)上找到它們的位置。

作為一名葡萄分類學(xué)者，我也有個(gè)夢(mèng)想，想把所有的葡萄科物種繪成一棵生命之樹(shù)，把它們的位置標(biāo)在這棵樹(shù)上。

這就像一個(gè)拼圖游戲，我們整個(gè)葡萄團(tuán)隊(duì)用了大概20多年的時(shí)間，只拼出了樹(shù)干和500多個(gè)物種，那剩下的一半物種在哪里？它們?cè)跇?shù)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(wèn)題。

最后感謝我的兩位導(dǎo)師，感謝我們葡萄研究團(tuán)隊(duì)，還要感謝很多朋友的幫助，謝謝大家。

本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自格致論道講壇（ID：SELFtalks），如需二次轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者。歡迎轉(zhuǎn)發(fā)到朋友圈。