兰科

兰科（Orchidaceae）为木兰纲（Magnoliopsida）天门冬目（Microspermae）下的一科植物，根据多识植物百科2023年11月17日统计，全科约有815属，22000-27000种。据2013相关研究数据统计，中国兰科植物资源丰富，约有194属，共有1388种。兰科植物主产于全球热带和亚热带地区，少数见于温带、寒冷与高山地带；在中国云南、海南、台湾等热带地区以及浙江、安徽、江苏等亚热带地区，兰科植物种类相当丰富；河北、甘肃省等温带区、青藏高原等高寒区，种类和数量明显减少。

兰科植物虽然种类十分丰富，但所保藏的化石很少。通过对进兰属、梅兰属等几个极其原始的属研究发现，它们确实是残存下来的孑遗植物。分子系统进化树研究表明，现存兰科植物的最近共同祖先可能早在76～84百万年前的白垩纪晚期就已出现。在李明河的研究中，采用的分子钟标定点重新估算兰科的分歧时间，结果显示兰科起源于早白垩世阿普第阶并呈现出４次明显的迅速多样化或灭绝事件。

兰科的学名Orchidaceae由模式属红门兰属学名Orchis 的复合形式Orchid-加上表示科的等级后缀-aceae构成，由日本学者选用为兰科命名，之后被译为中文科名。

兰科是一个进化而复杂的科，科内各类群间亲缘关系的研究不断更新。随着分子系统学的快速发展，兰科植物分类系统也发生了一些变化，如许多类群的系统学位置变化、许多属被重新界定等。2015年，英国植物学家马克.切斯等人提出”切斯兰科系统”，多识植物百科中的兰科部分即以切斯系统为基础，在分类群的排序以及族、亚族和属的划分上都有调整。截止到2023年11月统计数据，全科有5个亚科，26个族，815属，22000-27000种。中国兰科植物的分类和系统学研究不断发展，据2013相关研究数据统计，约有194属，共有1388种。

根据多识植物百科最新数据（2023年11月17日），兰科具体的分类如下：

兰科植物多为地生、附生，或腐生草本，罕为攀援藤本。

地生与腐生种类常有块茎或肥厚的根状茎，附生种类常有肉质假鳞茎。

兰科蝴蝶兰属蝴蝶兰

叶基生或茎生，扁平或有时圆柱形或两侧压扁；茎生叶通常生于假鳞茎顶端或近顶端处，基部具或不具关节。叶片形态有带形、卵形等；叶片的颜色一般为全绿色，但也有绿色中掺杂着白色线条或斑块状花纹。如建兰叶片带形，绿色。虎头兰叶片宽带形、革质。

兰科兰属虎头兰的叶

花常排列成总状花序或圆锥花序，少有头状花序或减退为单花，两性；花被片6，2轮；萼片离生或合生；唇瓣处于远轴的一方；子房下位，1室，侧膜胎座；除子房外整个雌雄蕊器官完全融合成蕊柱；蕊柱顶端一般具药床和1个花药，柱头与花药之间有蕊喙；2枚侧萼片基部常着生于蕊柱足上，形成萼囊；花粉通常粘合成花粉团，其一端常变成花粉团柄；花粉团柄连接于蕊喙的一部分变成粘盘柄；花粉团、花粉团柄、粘盘柄和粘盘连接成花粉块。

兰科蝴蝶兰属蝴蝶兰的花

果实通常为蒴果，较少呈荚果状，种子多而细小，无胚乳，种皮常在两端延长成翅状。

兰科兰属春兰的果实

兰科植物广布全球，分布于除两极和极端干旱沙漠地区以外的各种陆地生态系统中，主要在热带和亚热带地区，少见于温带、寒带地区。中国具有热带、亚热带和温带3个气候的兰科植物区系和生态类型，还保留着许多原始类群。兰科植物的生境特点决定了其地理分布，在中国云南、海南、台湾等热带地区以及浙江、安徽、等江苏省亚热带地区，兰科植物种类相当丰富；河北、甘肃省等温带区、青藏高原等高寒区，种类和数量明显减少。

兰科的世界范围分布

兰科植物为山谷林下或林缘植物，常见于林下碎石之间，或腐殖质较多的地方， 有时也生于岩石裂缝中。在长期的进化过程中，兰科植物形成了不同的生活习性来适应各种环境条件，按其生活型可分为地生、附生、腐生3种类型。附生兰生活在高温、高湿的热带环境中的树干上或岩石上，利用气生根吸收大气中和树干上的苔鲜地衣、腐殖质和积土中的养分，如石斛属(Dendrobium)。地生兰(陆生兰)是指生于地面土壤中的，依靠土壤中的营养物质而生存的兰科植物，多出现在比较阴湿的林下、灌丛或草丛中，如建兰(Cymbidium ensifolium )。腐生兰指自身无叶绿素，不进行光合作用，其生长主要依靠土壤中真菌所提供的养分，多出现在腐殖质丰富和枯枝落叶层深厚的原始森林下。

生长在树林里的多花指甲兰

兰科植物多为喜荫植物, 喜散光, 在温度适宜的树下半荫处生长最为繁茂。温度是影响其幼苗生长的主要因素，因其种类、生长发育阶段等而异，如附生兰一般原产热带和亚热带，栽培需较高的温度和湿度，如春兰适宜生长的温度为22～26℃，而地生兰相对较耐寒。湿度对兰科植物授粉有影响，研究表明香荚兰授粉花期，连续小雨稔实率比晴天和阴天授粉的稔实率低很多。光照是促进植株孕育花蕾的主要因素，可为其光合作用提供能量，但兰科植物多喜荫，在强光时需要遮荫。土壤以肥沃、疏松、透气和排水良好的中性偏酸(pH5.5-6.5)土壤为佳。

兰科植物是多年生草本植物，没有木质结构，其生长方式有单轴型和合轴型。单轴生长指茎由单个芽生长，茎相应的变长。单轴生长的兰花茎可达十几米长，如万代兰属（Vanda ）和香荚兰属（Vanilla）。合轴生长指植物产生一系列嫩枝，这些嫩枝长到一定大小，会开花然后停止生长被取代，如卡特兰属（Cattleya ）。

兰科植物的繁育以异交繁育为主，但其繁育机制也呈现多样化趋势，如肉果兰属的血红肉果兰（Cyrtosia septentrionals)、芋兰属的单花脉叶兰（Nervilia nipponica）异交繁育的同时，也进行自动自花授粉和无性繁殖；缘毛鸟足兰（Satyrium ciliatun)可进行无强合生殖。大根槽舌兰（Holcoglossum amesianum)在生境干旱、缺乏传粉媒介等环境条件不适合异花授粉的情况下，进化出一种全新的自花传粉机制。

大多数兰科植物需要传粉者授粉，其花部结构与其传粉者高度适应且协同进化，其传粉者种类众多，目前已报道的主要有蜂类、蛾类、蝶类、蝇类，妈蚁和鸟类（如蜂鸟）等，其中以蜂类传粉和蝇类传粉最为常见。为了吸引传粉者，很多兰科植物提供花蜜、花粉、树脂、油类物质和挥发性物质（如香味）等作为报酬；也有约1/3的兰科植物种类不为传粉者提供任何回报，属于欺骗性传粉。

兰科植物种子数量极多但细如粉尘，胚细胞分化不完全，处于原胚阶段，没有胚乳，缺乏营养，所以多数兰科植物靠其自身营养常难于萌发，需要外源提供营养促进萌发。自然条件下，其种子萌发阶段完全依靠菌根真菌为其提供养分，萌发率极低，幼苗生长缓慢。

蜜蜂在兰花中采蜜

常用的培育方法有分株繁殖、组织培养等，对不同的兰科植物种类适用性不同，但都在一定程度上能解决培育过程中遇到的问题，为兰科植物种质资源的保护和新品种的培育提供了理论基础。兰属(Cymbidium)植物，在中国乃至世界有悠久的栽培历史，其味幽香，花色淡雅，具有很高的观赏价值，与蝴蝶兰属(Phalaenopsis)、兜兰属（Paphiopedilum）等属中的许多品种已发展成为世界知名的7大类商品化兰花，下面以兰属为例介绍繁殖的具体方法：

适合具假鳞茎和丛生的兰科植物，如兰属、兜兰属等，该方法可保持品种的固有特性，但繁殖周期长，繁殖系数较低，选择生长良好、无病虫害的兰苗，在休眠期进行分株，分开的植株部分最少应有3个假鳞茎，然后栽到盆中置于阴凉处缓苗。

兰属植物通常每个假鳞茎下部有2个芽(上部还有隐芽)，一般每年只萌发1个，另一个处于休眠状态。将假鳞茎剥除叶鞘，用苔藓栽植于小花盆中，每个老鳞茎能长出1-2枚新叶，然后生根长成新的植株。

兰科植物种子发育不全，在自然条件下萌发率极低，繁殖困难，因此一般通过无菌播种方式来提高种子的萌发率。将果荚表面消毒灭菌，无菌水冲洗干净并吸干水分；剖开蒴果，将种子取出后进行溶液浸泡或低温处理，最后将种子均匀洒在培养基表面进行萌发。

组织培养技术成为兰科植物繁殖培育、工厂化生产的重要手段，由于受技术、母体数量等因素制约，兰属植物应用的外植体种类相对较少，多选用茎尖、侧芽，以及种子；培养基以MS的应用最为广泛；培养方式以半固体或液体培养进行原球茎增殖，利用同体培养分化和生根，可增加繁殖系数，降低污染，减少成本，有利于大规模生产。

兰科植物需适宜的温度，气温过高，易导致光合作用降低，呼吸作用增强，营养失调；气温过低，易导致寒害。光照是促进兰株孕育花蕾的主要因素，可为其光合作用提供能量，兰科植物多为喜半阴植物，光照强的季节通常需要进行遮荫。土壤依据植株习性选择，附生兰多用泥炭、蕨根、椰子壳等栽植，地生兰多采用有丰富养料的腐殖质土或林间土栽植。施肥根据兰科植物种类、生育阶段、栽培的材料和气候等条件而定，遵循“宜勤而淡，忌骤而厚”的原则。兰科植物不同的生长发育阶段需求不同，如石斛兰（Dendrobium）冬季开花期应停止施肥。

兰科蝴蝶兰的温室种植

蝴蝶兰（Phalaenopsis aphrodite ）常见害虫主要有介壳虫、红蜘蛛、蜗牛等，而秋石斛兰（Dendrobium phalaenopsis ）虫害以迟眼蕈蚊危害最大，幼虫吸食幼根、根尖，及水苔表面的假球茎和新芽，形成烂根和空根，最后植株死亡。

防治方法：种植环境保持清洁，种植前进行消毒；介壳虫可用速扑杀乳油喷杀；红蜘蛛可用霸螨清乳油喷杀；蜗牛用乙醛诱杀。

蝴蝶兰常见的病害有细菌性软腐病和真菌性病害, 如白绢病、灰霉病、镰刀菌病。细菌性病害易在盛夏发病, 应定期喷施农用硫酸链霉素预防, 发病严重时连喷2-3次 (间隔5-7d) ；真菌性病害可选用多菌灵可湿性粉剂防治。

兰科中的部分物种分布和种质资源十分受限，如兜兰属的德氏兜兰（Paphiopedilum delenatii） 罕见且本地化，很少有不连续的零散亚种群，在中国和越南的分布有限，占用面积估计为100平方千米；杓兰属的大围山杓兰（Cypripedium daweishanense）是中国特有种，分布于云南东南部，屏边仅出现一次，种群规模很小，在海拔2300 米处，占用面积估计为 12 平方千米；蝴蝶兰属的Phalaenopsis arunachalensis 是印度东北部阿鲁纳恰尔邦的特有物种，占用面积为4平方千米，且出现在一个地点；石斛属的Dendrobium taprobanium 是斯里兰卡特有的植物，产地仅限于萨巴拉格穆沃省凯格勒区，占用面积4平方千米。

IUCN将导致物种濒危的因素归结为生境退化或丧失、人为过度利用、物种内在原因、外来入侵种和其他种间竞争、环境变化等几种类型，这些因素导致物种居群衰退、分布范围缩小或个体数量下降，濒危甚至灭绝。如兜兰属的Paphiopedilum delenatii ，因栖息地破坏、火灾、森林砍伐、肆意采集的原因，物种的丰富度及种群数量显著减少。杓兰属的Cypripedium daweishanense，因采集、践踏、生态干扰、森林砍伐、旅游业开发、气候变化等原因，物种的丰富度明显减少；种群的内在因素也对该物种构成威胁，因其分布仅限于具有少量成熟个体的单一地点。石斛属的Dendrobium taprobanium 种群数量下降主要是因当地园艺目的采集导致栖息地质量下降。

兰科中有较多植物已被列入世界保护名录中，如在《国际自然保护联盟濒危物种红色名录》（IUCN）中，截至2023年数据统计，兜兰属、石斛属，杓兰属等属被收录并评估，常见属的详细收录信息如下表所示：

石斛属植物保护物种比例图

全世界所有的野生兰科植物均被列为《野生动植物濒危物种国际贸易公约》（CITES）的保护范围，占该公约植物保护的90%以上，是植物保护中的“旗舰”类群。《中国物种紅色名录》高等植物卷（2020）中，兰科的峨眉带唇兰 Tainia emeiensis 列为EX（绝灭）保护等级，峨眉金线兰 Anoectochilus emeiensis 、 毛舌兰 Trichoglottis triflora 等多个种列为 CR（极危）保护等级。国家重点保护野生植物（2021版）中，中华火焰兰（Renanthera citrina）、罗氏蝴蝶兰（Phalaenopsis lobbii ）等多个种列为Ⅱ级保护物种；彩云兜兰（ Paphiopedilum wardii）、霍山石斛（ Dendrobium huoshanense ）等多个种列为Ⅰ级保护物种。

兰科植物中很多种类已列入国际立法的保护，受任何国际管理/贸易管制，如手参属的Gymnadenia widderi ，列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(《濒危物种公约》)附件B，及巴伐利亚地区红色名单。有些种类已进行保护区的就地保护，如杓兰属大围山杓兰，兜兰属的Paphiopedilum helenae；还有部分种类，当地物种管理顺利地重新引入并接受移地保育，如兜兰属的Paphiopedilum helenae。

中国的兰科植物保护方面实施了一些方案，如2001年，中国启动了“全国野生动植物保护及自然保护区建设工程”，将兰科植物列为15大重点保护类群之一，并专门编制了《中国重点兰科植物保护工程规划》。国家采取措施，对濒危兰科植物及其生境实施了抢救性保护，如禁止乱采滥挖野生植株，严禁野生植株的市场贸易，建立自然保护区，但仍存在就地受保护率极低、缺乏经济价值和稀有兰科植物受保护状况较差、以兰科植物为主要保护对象的自然保护区数量很少，多自然保护区综合科考资料较为粗糙等问题。

兰科植物中许多种类色彩艳丽、花期长，具有很强的观赏性，如兜兰属（Paphiopedilum）、独蒜兰属（Pleione）、兰属（Cymbidium）、万代兰属（Vanda）、石斛属（Dendrobium）等是世界花卉名品，具有很高的商业价值；深圳香荚兰（Vanilla shenzhenica）、紫金舌唇兰（Platanthera zijinensis）和蕉岭石斛（ Dendrobium jiaolingense）具有优良的生物学特性和一定的观赏价值，为优良的野生花卉，进行引种推广。兰科植物除了盆栽花卉观赏、年宵花等，还可用于景观设计中的植物造景，如室内景观水体环境的观赏植物。

蝴蝶兰在植物造景中的应用

兰科植物中有很多药用种类，据《中华人民共和国药典》2010版中记载：山慈姑为兰科植物杜鹃兰（Cremastra appendiculata）的干燥假鳞茎，具有清热解毒、化痰散结功效；天麻（Gastrodia elata），其味甘，平，归肝经，具有息风止痉，平抑肝阳，祛风通络等功效；白及（Bletilla striata）具有收敛止血，消肿生肌等功效，用于吐血、外伤出血、皮肤皲裂等；铁皮石斛（Dendrobium officinale），其味甘，性微寒，归胃经、肾经。主要药用功效为益胃生津，滋阴清热，用于热病津伤、滋阴清热、胃阴不足、食少干呕等疾病。

香荚兰属（Vanilla）果实制品香荚兰豆是食品工业和香料产品的重要原料，具有较高的经济价值，享有“香料之王”的美称。

铁皮石斛（Dendrobium officinale）作为鲜品食用主要是食用其鲜条，可口嚼即食、泡茶、入膳、 浸酒等；新鲜的铁皮石斛花除了烘干制茶外，还可以当菜用，口感鲜脆可口。在印度和中国华南有人用兰科某种植物的假鳞茎煲汤。春兰香气清高，可制成品质优异、滋味醇厚的乌龙茶，日本也有将春兰晒干腌渍成“兰花茶”饮用。此外，有些兰花可提取香精，用于食品行业，典型的有香草兰，它是制作冰激凌的良好辅助材料。

铁皮石斛入膳

由于蝴蝶兰属（Phalaenopsis ）是兰科中具有较高园艺观赏价值的类群，是国家重点保护野生植物之一；香荚兰属部分植物具有较高工业价值；石斛属作为中国名贵的传统草本植物，拥有较高的商业价值和良好的药材功效；因此，将此三个属作为兰科的代表类群来介绍。

蝴蝶兰属学名是 Phalaenopsis ，附生草本。根肉质，长而扁。茎短，具少数近基生的叶。叶质地厚，扁平，椭圆形、长圆状披针形至倒卵状披针形，具关节和抱茎的鞘。花序侧生于茎的基部，直立或斜出；花苞片小，比花梗和子房短；萼片近等大，离生；花瓣通常近似萼片而较宽阔，基部收狭或具爪；蕊柱较长，中部常收窄，通常具翅。全属约40种，分布于热带亚洲至澳大利亚。我国有6种，产南方各省区。

虎纹蝴蝶兰

香荚兰属的学名是Vanilla，攀援植物，长可达数米。茎稍肥厚或肉质，每节生1枚叶和1条气生根。叶大，肉质，具短柄。总状花序生于叶腋，具数花至多花；花通常较大，扭转；萼片与花瓣相似，离生；蕊柱长，纤细；果实为荚果状，肉质，不开裂或开裂。种子具厚的外种皮，常呈黑色，无翅。全属约70种，分布于全球热带地区。中国约有2-3种。

香荚兰

石斛属的学名是Dendrobium，附生草本。茎丛生，直立或下垂，圆柱形或扁三棱形，具少数或多数节，肉质（亦称假鳞茎）或质地较硬，具少数至多数叶。叶互生，扁平，圆柱状或两侧压扁，先端不裂或2浅裂，基部有关节和通常具抱茎的鞘。总状花序或有时伞形花序，直立，斜出或下垂，生于茎的中部以上节上；花小至大，通常开展；萼片近相似，离生；蕊柱粗短，顶端两侧各具1枚蕊柱齿，基部具蕊柱足。全属约1000种，广泛分布于亚洲热带和亚热带地区至大洋洲。我国有74种和2变种，产秦岭以南诸省区，尤其云南南部为多。

铁皮石斛

兰科植物是世界各国人民所喜爱的花卉，有着较强的民族性和地域性，有些国家以某种兰花作为国花，如哥伦比亚国花是特氏卡特兰（Cattleya trianaei），委内瑞拉国花是摩西卡特兰（Cattleya mossiae）；中国兰花自古以来是高雅和君子的象征，而西方兰花文化具有传奇和神秘的色彩；在西方，关于兰花的历史起源，民间流传着各种奇幻故事、神话和传说，如维纳斯女神与“拖鞋兰”、兰花与头盖骨的神话故事。兰花作为一种世界著名的花卉经常出现在许多国家和地区的纸币和硬币中。

新加坡硬币上的兰花

”兰花“在中国指兰属植物，是“十大传统名花”之一，与梅、竹、菊并称为“四君子”。兰花文化在中国可以追溯到公元前600-1000年，《诗经》里”邛有旨鷊“中的” 鷊“，和兰科植物绥草花序特征相符，可能是世界上最早记载的兰科植物。兰花在中晚唐时期开始出现，入宋后迅速流行，兰花意象、题材的文学创作取得可观成就，如唐末杨夔《植兰说》，是迄今所知对兰花栽培方法最早的记述。宋代黄庭坚所著《幽芳亭》中，首次用蕙来称呼真正的兰花。南宋末年，赵时庚《金漳兰谱》和王贵学的《兰谱》，评述兰花的品种、栽培等内容，不仅是中国，也是全世界最早的植兰专著。

元代以后，养兰进入昌盛时期。明清两代涉及兰花的图志、药书、以及诗词绘画、专著等更多了，如《群芳谱》、《花镜》和《植物名实图考》等都记载了兰属以外的许多兰科植物，有些名称一直沿用至今。清代也有较多的著作，如张光照的《兴兰谱略》，岳梁的《养兰说》等，绘画方面有郑燮的《兰竹图》等。近代吴应详先生的新作《中国兰花》是对中国兰属（Cymbidium)植物研究较全面的总结，受到普遍欢迎。

郑燮的兰石图

关于兰科的研究在种质资源、物种特性、药用成分、繁殖、生态保育等方面较多，如兰科植物景天酸（CAM）途径的研究，为了解光合代谢途径概况、理解 CAM 代谢途径的进化等提供了重要参考，对提高水分利用效率、高效固碳有重要的意义。野生国兰根系共生真菌群落结构及生物学功能的研究，发现了多样性丰富的真菌群落，为国兰的菌根真菌互作关系及共生真菌的开发提供依据。紫纹兜兰的花形态和双雄蕊花药发育的研究，为理解兜兰属及杓兰亚科的分类学和保护生物学提供新资料。

兰科植物种群较为脆弱，更易受到气候变化及人类活动的干扰，对生态系统健康具有一定的指示作用。通过尖唇鸟巢兰的发现，丰富了新疆野生兰科植物的多样性，扩大了该种在中国的分布区域，对丰富和完善中国野生兰科植物区系具有重要意义。

兰科植物常用的育种方法有引种驯化育种、杂交育种、原生质体融合诱变育种、基因工程育种等。国兰品种大多数是直接通过野生种引种驯化而来，其缺点是获得有经济价值的新品种耗时长，无法满足市场发展的需求。杂交育种可以明显提高兰科植物的结果率，杂交获得兰花新品种；其缺点是新品种性状的可预见性较低，而且培育周期长。原生质体融合技术为兰科植物育种开辟了新的途径，且倍受日益发达的兰花产业的关注。随着基因工程的开展，对兰花基因组进行靶向性突变培育新品种成为新的途径，且倍受关注，但兰科植物对农杆菌不敏感，缺乏合适的载体，进展较缓慢。

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