通过微繁殖技术推进森林保护：全球范围内的趋势、存在偏差的问题以及木材树种相关技术规程的普及程度差距

《Biodiversity and Conservation》：Advancing conservation through micropropagation: global patterns, biases, and gaps in protocol availability for timber tree species

　　摘要：树木是全球南方重要的生态系统组成部分和关键经济资源。然而，全球近三分之一的树种面临灭绝的危险，许多木材物种被过度开采。微繁殖是濒危植物异地保护的重要工具，尤其是对于那些种子难以处理或难以繁殖的物种。然而，其应用往往受到限制。我们首次对4930种IUCN名录中的木材物种的微繁殖技术可用性进行了全球评估，分析了生物群系、分类学、地理区域和保护状况之间的模式。对于全球南方特有的物种，我们研究了物种选择、资金来源以及后续植物利用等细节。结果表明，存在明显的地理和分类学偏见，这些偏见阻碍了有效的保护工作。我们仅找到了674种（13.7%）的相关研究，其中温带地区（55%）和全球北方（41.5%）的研究比例高于湿润热带生物群系（6.4%）和全球南方国家（7.4%）。最不受关注的物种类别占研究比例最高（17.8%）。然而，全球北方处于极危或数据缺乏状态的物种的微繁殖技术可用性（42.6%）高于全球南方（6.0%）。尽管繁殖成功率很高，但全球南方的研究往往优先考虑经济重要或引进的物种，而受威胁或特殊物种的研究较少。大多数研究由公共资金支持，且缺乏关于后续植物利用的报道。我们探讨了加强体外繁殖在生物多样性保护中作用的策略，包括物种优先级确定、将体外研究与实地项目结合、南北合作、使用异地收集的植物材料，以及与森林工作者等关键利益相关者进行结构化规划。

树木是全球南方重要的生态系统组成部分和关键经济资源。然而，全球近三分之一的树种面临灭绝的危险，许多木材物种被过度开采。微繁殖是濒危植物异地保护的重要工具，尤其是对于那些种子难以处理或难以繁殖的物种。然而，其应用往往受到限制。我们首次对4930种IUCN名录中的木材物种的微繁殖技术可用性进行了全球评估，分析了生物群系、分类学、地理区域和保护状况之间的模式。对于全球南方特有的物种，我们研究了物种选择、资金来源以及后续植物利用等细节。结果表明，存在明显的地理和分类学偏见，这些偏见阻碍了有效的保护工作。我们仅找到了674种（13.7%）的相关研究，其中温带地区（55%）和全球北方（41.5%）的研究比例高于湿润热带生物群系（6.4%）和全球南方国家（7.4%）。最不受关注的物种类别占研究比例最高（17.8%）。然而，全球北方处于极危或数据缺乏状态的物种的微繁殖技术可用性（42.6%）高于全球南方（6.0%）。尽管繁殖成功率很高，但全球南方的研究往往优先考虑经济重要或引进的物种，而受威胁或特殊物种的研究较少。大多数研究由公共资金支持，且缺乏关于后续植物利用的报道。我们探讨了加强体外繁殖在生物多样性保护中作用的策略，包括物种优先级确定、将体外研究与实地项目结合、南北合作、使用异地收集的植物材料，以及与森林工作者等关键利益相关者进行结构化规划。

树木是地球上数量最多、多样性最丰富的生物之一，在大多数陆地生态系统中起着核心的结构性作用（Crowther等人，2015；Cazzolla Gatti等人，2022）。森林和树木提供了广泛的环境、文化、社会和经济效益，是全球南方农村地区的贫困人群的重要生计来源（Angelsen等人，2014；Razafindratsima等人，2021）。它们对于缓解气候变化的影响也至关重要，植树已成为恢复工作中最常见的策略之一（Cole等人，2024）。当前的计划旨在在全球范围内种植一万亿棵树（Goymer，2018），预测到2055年，种植面积可能达到3.34亿公顷（Korhonen等人，2021），预计将有6600万人在林业部门就业（Lippe等人，2021）。然而，大多数木材种植园由相对较少的树种组成（Messier等人，2022），同时许多木材物种由于过度开采、栖息地破坏、非法贸易和不可持续的使用而面临数量下降或灭绝的风险（Rivers等人，2023；Richardson等人，2023）。因此，开发高效的树木繁殖方法和保护策略对研究人员、实践者和林业工作者来说变得越来越重要。体外繁殖就是这样一种工具，在农业中有着悠久的历史，用于维护各种作物及其野生亲缘种的种质资源（Rajasekharan和Rao，2019；Van den houwe等人，2020），以及大规模生产经济重要的园艺物种（Winkelmann等人，2006）。在林业中，微繁殖被广泛用于商业种植园中许多常见木材树种的大规模繁殖（Gupta和Timmis，2005；Mendoza De Gyves等人，2007；Kendurkar和Rangaswamy，2018；Gantait等人，2018）。木材树的微繁殖通常关注选定的优良基因型，即那些抗病、适应特定非生物条件或生长快速的品种，以增加这些树木的可用性和商业化（Durkovic和Mi?alová，2008；Shukla等人，2012）。然而，这种技术对于那些繁殖具有挑战性的珍贵木材物种也具有重要意义，例如获取可行的种子或种子发芽率低的情况（Kher等人，2021；Kiondo等人，2014；Mudoi等人，2023）。此外，微繁殖通常是冷冻保存的关键步骤，冷冻保存是长期存储和异地保护难处理种子和特殊物种的基本工具。

近年来，人们对使用体外技术作为野生植物保护工具的兴趣日益增加（Sarasan等人，2006；Pijut等人，2012；Singh和Chokheli，2025）。体外方法特别适用于所谓特殊物种的异地保护，这些物种的种子难以获取、发芽或储存（Sarasan，2010；Cruz-Cruz等人，2013）。微繁殖已成功用于拯救和建立高度受威胁和特有物种的收藏（Chokheli等人，2020；Radomir等人，2023），促进它们重新引入自然栖息地（Almeida等人，2005；Sheikholeslami等人，2020；?abicka等人，2022）。植物微繁殖已成为各种保护计划成功的关键因素（Martyn Yenson等人，2024；Werden等人，2020），并在植物园中的应用日益增多（Jaskowiak，2014；Philpott等人，2022）。全球范围内，关注受威胁木材树种繁殖的体外研究也变得越来越普遍（Indacochea等人，2018；Gaidamashvili和Benelli，2022；Potchara等人，2022）。

尽管取得了这些进展，但仍有一些挑战阻碍了体外繁殖在保护中的应用。技术上，从启动和芽苗繁殖到生根和适应的每个微繁殖步骤都存在一些障碍。虽然这些问题各不相同，但大多数可以通过使用特定物种的方案来克服（Abdalla等人，2022）。一些综述提供了如何解决每个步骤中最常见微繁殖问题的指南（Giri等人，2004；Kumar和Reddy，2011；Benelli等人，2022；Grzelak等人，2024）。然而，目前对树木的了解主要基于少数经济重要的物种，大多数物种的协议和信息不足。某些群体和分类单元，如热带木本植物，仍然代表性不足（Pence和Bruns，2024）。这一点非常重要，因为挑战往往具有物种特异性，甚至在不同基因型之间也存在差异（Schween和Schwenkel，2003；Bannoud和Bellini，2021）。从保护的角度来看，还出现了其他问题。一个主要挑战是缺乏建立和维护体外基础设施的资金（Abdalla等人，2022）。然而，体外收集和研究比传统保护方法更耗时且成本更高（Pence，2011）。在保护工作中这是一个关键考虑因素，因为一旦资金耗尽，努力可能会付诸东流。这对于关注野生和受威胁物种的项目来说更具挑战性，因为这些物种通常缺乏已知的经济价值或当前直接的人类用途。即使在有资金和基础设施的情况下，优先选择物种并成功繁殖植物材料也可能很困难。近39%的维管植物和三分之一的树木面临灭绝的风险（Antonelli等人，2020；Nic Lughadha等人，2020；Jose，2025）。同时，大约8%的物种产生难以处理的种子（Wyse和Dickie，2017）。因此，针对适当的物种并制定有效的策略对于确保资源的有效利用和实现保护目标至关重要（Philpott等人，2022）。

在这项研究中，我们回顾了全球木材树种的体外繁殖技术可用性。基于IUCN木材树种红色名录（Hills等人，2022），我们在文献中搜索了体外繁殖技术，并根据每个物种的保护状况、地区、分类学、分布和原生物群系分析了它们的可用性。我们的目的不是提供特定物种的综述或讨论如何将体外技术作为保护工具的应用，因为这些信息在其他地方也有（Reed等人，2011；Pijut等人，2012）。相反，我们旨在识别体外繁殖技术可用性方面的差距，并利用这些信息来指导未来在全球南方国家的繁殖项目决策。为此，我们还研究了仅在全球南方国家出现的物种的协议，以确定物种选择、保护相关性、繁殖方法以及资金来源、植物材料来源等更广泛背景方面的趋势，以及是否使用了体外繁殖的树木。我们从保护的角度讨论了我们的发现，包括我们在波兰繁殖古老和有价值的Quercus robur基因型的持续努力示例。

方法：我们的工作基于Hills等人（2022）发布的木材树种红色名录，其中包含了4945个物种及其IUCN保护状况。每个科学名称首先在Plants of the World Online（Plants of the World Online | Kew Science，2025）中进行了核对，以确定每个分类单元是否被视为公认的科学名称。如果同义词已经在列表中，则将其替换为公认的科学名称或删除。然而，我们还在搜索中包括了原始数据库中的名称。我们的最终名单包括4930个物种。从POWO中，我们还提取了每个物种所属的生物群系，即沙漠或干燥灌木丛、季节性干旱热带、亚热带、温带和湿润热带，以及每个物种生长的国家，包括原生的和引进的。根据这些信息，我们分类了这些物种是否在其原产地之外引入，以及原产地国家是否属于全球南方（GS）、全球北方（GN）或两者兼有。后一种分类基于联合国贸易和发展会议（UNCTAD）的分类，该会议将国家划分为发展中国家或发达国家（UNCTAD，2025）。然而，在中国和GN国家都生长的物种被归类为GN。同时，在中国和GS国家都生长的物种被归入另一个类别。在四个以上国家引入的物种被归类为广泛引入。包含每个物种完整信息的数据库作为在线资源1提供。

文献搜索方法：为了识别体外繁殖技术，我们在2024年7月至12月期间对每个物种进行了文献搜索。最初，我们使用Scopus软件进行了两次搜索。第一次搜索使用了“genus AND micropropagation”这个术语，没有时间限制。在这次搜索中，我们根据标题和摘要检索了与体外繁殖技术相关的研究。如果研究标题或摘要中明确提到了所研究物种的体外繁殖，我们认为该论文与我们的研究相关。如果标题或摘要中提到了从建立到生根的植物繁殖阶段，或者至少包含了这些阶段，那么这些论文被归类为完整的方案。否则，它们被归类为初步研究，即只分析了微繁殖的一个特定步骤（例如仅包含体外发芽、消毒、插条等），或者没有包含生根步骤。第二次更一般的搜索在Scopus中使用“genus AND in vitro”这个术语进行，采用了相同的程序。然而，我们只检索了结果少于50篇的论文。第三次搜索是通过Google Scholar进行的，因为它是一个更加灵活的数据库，可以捕获来自影响因子较低期刊的论文、非英语语言的论文以及非科学论文的相关信息。在这次搜索中，我们使用了“micropropagation”作为关键词，并根据搜索结果的数量，同时使用“genus”或“species name”。如果“genus AND micropropagation”的搜索结果超过五页，我们就将搜索词改为“species AND micropropagation”。对于这次搜索，我们审查了前五页的结果以确定相关的论文。对于所有找到了相关方法的物种，我们使用“species AND in vitro”在Google Scholar中进行了第四次搜索，以识别更多的研究。在这次搜索中，我们每个物种最多找到了两篇与体外微繁殖方法或其步骤相关的论文。Scopus中两次搜索的总结果数，无论它们与体外繁殖方法的相关性如何，或者一个物种的文章和协议是否同时出现在两个数据库中，都可以作为在线资源2查看。

从具有微繁殖方法的物种列表中，我们选择了所有仅原产于GS国家且未在GN国家广泛引入的物种。对于有两组或更多组可用研究的物种，如果这些研究由完全不同的作者撰写，并且被认为是完整的协议，或者其中至少有体外植物生根，则分析了多达三组研究。从选定的研究中，我们在有信息的情况下提取了以下数据：(a) 体外来源材料，即种子、营养部分或体细胞胚胎；(b) 植物材料的来源，指的是自然种群或来自受控来源的个体，如温室、植物园、树木园、种子供应商、栽培植物、种植园和体外材料；(c) 评估的基因型数量；(d) 发生根的胚胎或幼苗的百分比；以及(e) 成功适应体外的植物百分比。我们还记录了与体外微繁殖方法无关但我们认为对保护目的有用的信息：i) 动机：我们记录了研究提到该物种的使用情况，包括其(1) 保护价值（例如被列为濒危、种群减少或过度开发），或(2) 经济重要性（如木材或商业贸易）；(ii) 主要作者的所属国家；(iii) 资金来源（私人或公共）；以及(iv) 在任何后续项目中报告的适应后植物的使用情况。数据是从用英语撰写的完整论文中提取的。对于其他语言的出版物，如果有的话，我们从英文摘要中提取信息。我们查看了国际植物园保护组织（BGCI，2025年）的数据库，该数据库记录了全球每个物种的异地保存地点数量以及特殊物种的状态。从每篇文章和参考文献中提取的信息可以作为在线资源3查看。

全球阔叶树种微繁殖方法可用性的总体概述

在我们的数据库中，共有4930个物种，我们发现了674个（13.7%）具有微繁殖研究的物种。其中，523个（10.6%）有完整的协议可用。同时，另有151个（3.1%）有体外微繁殖研究，但未完全实现完整的协议或生根。生物群系、大陆、地区、分类单元以及物种是否从其原产地引入会影响微繁殖研究的概率。在温带地区发现的物种中，超过一半（54.9%）有微繁殖研究，而在季节性干旱的热带地区只有10.4%，在湿润的热带地区只有6.4%（图1a）。同样，在GN国家发现的物种中有41.4%有微繁殖研究，在GN和中国及GS国家都发现的物种中，这一比例超过四分之一，而在仅在GS国家发现的物种中只有7.4%（图1b）。在来自GS国家的物种中，完整协议的比例较低。

仅存在于GS国家的物种的研究可用性在所有地区都很低：在澳大利亚和新西兰以外的Oceania地区，只有1.5%（324个物种中的5个）有研究可用；在非洲，只有3.4%（1212个物种中的41个）；在亚洲（不包括中国和高收入国家），7.1%（1097个物种中的78个）；在中美洲、南美洲和加勒比地区，12.1%（1262个物种中的153个）。相比之下，原产于欧洲的物种中有65.3%（101个物种中的66个）有研究可用，无论它们是否也在其他大陆存在。Oceania地区研究数量少的原因主要是新几内亚物种的多样性高且缺乏研究，那里只有297个不在GN国家发现的物种中有11个有研究。在其他高度多样化的GS国家，如刚果和马达加斯加也观察到了类似的情况。相反，巴西和墨西哥占了美洲严格GS物种研究中的一半以上。然而，另有31个墨西哥物种也在美国被发现。

只有579个物种（11.7%）被报告为引入其他国家的物种（图1c）。然而，它们占了有研究的物种的51.3%。例如，在四个或更少国家引入的物种中，有46.5%（318个物种中的148个）有研究可用，而在四个以上国家引入的物种中，这一比例上升到了75.9%（261个物种中的198个）（图1c）。相比之下，只有7.6%（4341个非引入物种中的328个）被研究过（图1c）。对这些非引入物种的详细分析显示，它们在所有生物群系中的研究都严重不足，从温带地区的63.7%到季节性干旱热带和湿润热带地区的94.7%和95.9%不等。从保护状况来看，被列为无危（Least Concern）的物种有最高比例的研究（图1d）。而其他所有类别的物种研究比例都在7%到13%之间（图1d）。例外的是灭绝物种，我们只找到了五个物种中的一个的协议。然而，当分析仅在GN国家发现的极度濒危（Critically Endangered）、濒危（Endangered）、易危（Vulnerable）和数据不足（Data Deficient）物种时，我们发现了61个物种中的26个（42.6%）有研究。相比之下，当检查仅在GS国家发现的物种时，只有1640个物种中的99个（6.0%）有研究。同样，这些受威胁和数据不足的物种在季节性干旱和湿润热带生物群系中的研究也严重不足（图2）。

我们发现根据分类单元的不同，研究可用性存在差异，这主要是由于它们的原产地不同。来自GS国家的多样化的科和属在数据库中的代表性严重不足。十个最多样的科占了数据库中近50%的物种（图3a）。然而，像Sapotaceae、Dipterocarpaceae和Lauraceae这样的热带科，其有研究的物种比例低于5%。这与Pinaceae科形成对比，后者主要是温带科，其有研究的物种比例达到了52.9%（图3b）。相反，尽管Fabaceae、Magnoliaceae和Myrtaceae等科主要分布在GS国家，但其GN物种代表物的研究比例却较高（图3b）。在属的层面上也观察到了类似的结果。研究最多的19个属占了有研究的物种的36.4%。其中，14个属中至少有一半的物种分布在GN国家（图4）。相比之下，我们发现Syzygium、Diospyros和Elaeocarpus这三个属只有四个物种有微繁殖协议，尽管这三个属在我们的数据集中共有266个物种。同样，在仅在GS国家生长的296个有研究的树木物种中，有46个物种属于在GN国家研究较多的11个属（例如Pinus、Quercus、Magnolia、Abies）。Dalbergia和Cordia这两个属是个例，它们包含了大部分具有高价值木材的物种，这些物种主要分布于GS国家，共有122个物种中的14个有研究（图4）。

我们的参考列表包含了196个GS物种，我们从226篇论文中分析了153个物种的详细信息（在线资源3）。对于另外31个物种，我们只能从摘要中提取信息，因为这些论文是其他语言撰写的（在线资源3）。对于其余的物种，参考文献不可用、没有英文摘要或缺乏完整信息。第一作者的所属国家来自56个，其中39个是GS国家。我们确定了125篇报告或承认项目资助的文章。关于这些文章中提到的资金来源，127篇来自公共组织，主要是大学和科学部，而只有8篇研究部分由私人组织资助（在线资源3）。108篇论文提到了选择这些物种的经济和商业原因，而82篇论文提到了保护方面。在提到的68个具有保护动机的物种中，27个属于无危（Least Concern）类别，7个属于近危（Near Threatened）类别。最后，我们描述了参考列表中包含的196个物种的保护背景。其中，178个物种已被报告为异地保存。此外，114个物种的种子储存行为信息是可用的；然而，其中45个物种的数据不足以进行特殊状态分类，只有19个被确认为特殊状态（在线资源3）。

我们确定了186篇报告初始来源材料来源的研究（在线资源3）。其中，112篇来自受控来源，68篇来自自然种群中的树木。大多数研究（141篇）使用种子作为初始植物材料的来源，其次是不同的营养部分（92篇）。我们发现52篇研究报告了使用的初始个体数量。其中一半（27篇）只涉及一个个体，而只有13篇研究涉及四个或更多个体。161篇研究提供了生根百分比信息，其中102篇（63.4%）的生根百分比超过70%。此外，在136篇提供驯化数据的研究中，110篇（80.1%）的驯化率超过70%。相比之下，只有9篇研究提到了这些植物在后续项目中的使用情况（在线资源3）。

使用体外技术作为植物繁殖和保护的工具，在最近几十年取得了显著进展（Pijut等人，2012年；Pence和Bruns，2024年）。虽然我们的研究证实了存在几种针对 timber trees 的体外繁殖方案，但同时也显示了这些方案在全球不同地区、生物群落、保护状况、分类群以及物种是否被引入其原产地之外的分布不平衡。在以下部分，我们将讨论所发现的差距，并提出可能的策略和机会，以支持在 GF 国家使用体外繁殖作为保护工具时的决策制定。

### 全球 timber trees 体外繁殖方案的可用性差距
根据我们的发现，目前只有 13.7% 的世界 timber trees 有相关的微繁殖研究。然而，来自温带地区和 GF 国家的树木在这些研究中的占比过高。这种研究知识在地理区域之间的差异已成为一个公认问题（Marks等人，2023年；Boshoff等人，2024年；Mpakairi等人，2025年）。全球北方和南方在植物和森林科学研究方面的资金和资源差距及其后果得到了广泛关注，关于如何缩小这些差距的讨论和提案也在不断增加（Silveira等人，2023年；Boshoff等人，2024年）。我们的综述指出，有许多来自 GF 国家的作者在木材树种的体外繁殖方案方面取得了高成功率，尤其是在生根和适应方面。然而，数据显示 GF 国家对濒危物种的研究仍然较少。鉴于大多数受威胁的树木物种位于温带生物群落之外，加之体外繁殖所需的投资较大，制定战略目标和优先级框架以最大化现有工具的利用显得至关重要（Johnson等人，2020年；Kraus等人，2023年）。

在物种层面，常见的做法是关注最受威胁的类群并优先保护它们以防止灭绝（Arponen，2012年；Jari?等人，2017年；Wilson，2023年）。在体外繁殖背景下，一种较新的策略是识别那些无法通过传统种子保存方法进行保护的特殊物种（Pence等人，2022年）。然而，这两种方法在我们的结果中反映得都不够充分。目前只有 19 种 GF 物种拥有完整的体外繁殖方案，其中只有 8 种极度濒危物种的方案是完整的。限制对受威胁物种进行研究的因素可能包括种群密度低、获取植物材料困难、成本高昂以及鉴定物种的难度（Jari?等人，2017年；Andrade 和 Freitas，2021年）。许多生物多样性丰富的地区缺乏基础设施、技术专长和资金，这限制了对 GF 物种的研究工作。热带和乔木物种由于其特殊的文化要求、易受污染性和难以培养的特性，也带来了额外挑战（Aftab，2012年；Abdalla等人，2022年）。我们审查的大多数方案都以种子作为初始植物材料来源，但对于许多特殊物种来说这是不可行的，因为这些物种的种子难以获得或寿命较短。包括 Syzygium、Diospyros 和 Elaeocarpus 在内的多个高度多样化和难以培养的属在微繁殖研究中的代表性不足。尽管很难确定有多少 GF 物种未能成功进行微繁殖，但我们发现了 93 种仅在早期微繁殖阶段进行研究而未报告生根结果的情况，这表明存在技术上的限制。

社会经济因素也是研究和植树中选择物种的重要驱动因素（Martin等人，2021年；Andrade 和 Freitas，2021年）。超过一半的分析方案提到了经济动机。许多具有完整方案的特殊物种或极度濒危物种都属于知名的木材或园艺类群，如 Araucaria、Azadirachta、Citrus、Dalbergia、Elaeis、Hevea、Khaya、Manilkara 和 Theobroma。提到保护目标的半数研究集中在被列为“无危”（LC）或“近危”（NT）的物种上，这往往是由商业利益驱动的。这也可能解释了为什么对引入物种的研究较多，因为这些物种通常在其原产地以外被栽培用于木材或其他社会经济目的。虽然这种偏见可能限制了对受威胁物种的关注，但它也表明大多数木材物种可能是获得资金和开展相关保护研究的现实切入点。然而，我们的数据表明，体外学术研究工作与林业、经济和保护领域的关键利益相关者之间存在脱节。几乎所有获得资助的研究都得到了公共机构（主要是大学和政府科研机构）的支持。

### 体外繁殖：策略和机会
灭绝风险、特殊状态或经济利益可以为物种选择提供明确的指导。然而，这些方法不足以确定优先级和制定策略。超过 17,000 种树木面临灭绝风险（Rivers等人，2023年；Boonman等人，2024年），还有数千种潜在的特殊物种尚未得到评估（Wyse 和 Dickie，2017年），其中大部分位于热带地区。我们的数据库包括了近 5,000 种基于其木材价值而被选中的树木，这些树木至少具备一定的社会经济潜力。热带物种的体外微繁殖往往具有挑战性且耗时较长，而大多数 GF 国家在研究和保护方面的投入不足加剧了这一问题。基于这些发现，我们提出了一些关键策略和做法来优先考虑保护工作，并通过实际案例讨论了它们的可行性。

在优先选择用于体外繁殖的物种时，一个重要的标准是它们是否可以通过传统方法进行繁殖。将基于野外的保护项目与体外繁殖工作结合起来可以是分享知识、建立合作和识别物种的有效策略。重新造林项目表明，大多数树木可以通过种子轻松繁殖，即使是在极小规模的种群中（Huarcaya等人，2022年），或者对于那些种子萌发率低或难以培养的受威胁物种也是如此（Magar等人，2025年）。尽管这些方法通常是局部的且针对野外保护，但它们也可以大规模实施。在印度，已经建立了一个拥有超过 13,000 个个体的保护苗圃，用于全国范围内的不同生态系统和地区的树木异地保护（Rachmat等人，2020年）。研究者专注于 Dipterocarpaceae 科的物种，这一科在我们的结果中代表性较低。他们繁殖了那些无法获取种子的物种的苗木和插条（Rachmat等人，2020年）。长期恢复项目可以表明哪些物种可以自然扩散和再生，哪些可能需要进一步的繁殖支持（Cole等人，2011年；Chazdon等人，2023年；Schubert等人，2025年）。对这类项目的详细研究可以帮助识别出萌发率低或难以建立的物种（Nú?ez-Cruz等人，2018年；Djiofack等人，2025年），使它们成为体外繁殖研究的合适对象。例如，Sophora toromiro 这种在野外已经灭绝的树木已经成功通过体外繁殖实现再生，尽管传统繁殖方法失败且尽管精心照料其存活率仍然很低（Jordan等人，2001年）。在传统繁殖方法失败的情况下，体外技术对于提供用于冷冻保存和冷冻库存的组织至关重要。

我们的结果表明，聚焦于特定类群和地区的文献分析可以突出关键差距和机会，从而指导未来的研究和保护工作（Prasannan等人，2020年；Bao等人，2024年）。一项关于体外繁殖的文献综述（Pence 和 Bruns，2024年）列出了没有代表性的特殊属，并提出了 343 种具有经济重要性的受威胁物种的近缘种作为进一步研究的重点。相比之下，Pinus 科已经有 40% 的物种在其仅在 GF 国家生长的物种上开展了体外微繁殖研究。这表明在 GN 地区的研究可以为 GF 地区带来益处。专注于那些在 GN 和 GF 地区都有分布的、研究较为充分的类群，可以为建立合作网络、培训机会、共同开发异地收藏以及知识和技术的转移奠定基础。例如，全球保护联盟（GCC）旨在通过发展专家网络、优先选择保护对象、建立异地收藏、促进应用研究以及加强国内合作伙伴的能力来防止植物灭绝（Linsky等人，2024年）。在我们的研究中，Quercus 和 Magnolia 在方案可用性方面排名前五。橡树的 GCC 已经建立了涵盖 60 个机构的超过 165 个成员的网络（Orozco 和 Byrne，2025年），而 Magnolia 的 GCC 成功建立了物种名单，进行了红色名录评估，并稳步增加了异地收藏的物种数量（Linsky等人，2022年；GCCM，2023年）。类似的区域合作可以针对在相关物种上有活跃研究团队的广泛分布的 GF 类群进行探索。例如，Erica 的 GCC 在南非、马达加斯加、欧洲和澳大利亚建立了多学科专家网络，协调专题工作组来解决这一多样属的保护中的关键问题（Pirie等人，2022年）。

对于研究较少的类群，需要采取替代策略。使用来自异地保护收藏的植物材料作为体外繁殖的初始来源可以克服某些共同挑战。根据 Hills 等人（2022年）的研究，木材数据库中超过一半的物种已经在植物园或种子收藏中进行异地保护。这表明用于建立体外培养的材料很可能已经存在。植物园的材料对于那些种子难以获得或在野外难以获取的物种特别有用，因为它们允许在更加可控的条件下进行工作，减少了物流挑战和污染风险。种子也可以作为易于运输的初始材料，用于那些缺乏体外培养基础设施和专长的地区。已经建立了针对受威胁或具有商业和经济价值的树木（如 Hagenia abyssinica（Feyissa等人，2005年）、Pterocarpus angolensis（Chisha-Kasumu等人，2006年）、Khaya senegalensis（Hung 和 Trueman，2011年）和 Mansonia altissima（Oseni等人，2022年）的方案，这些方案使用的是从其原产地获得的种子。在所有情况下，主要作者或项目都得到了 GF 国家的资助或拨款，这突显了另一种支持 GF-GS 生物多样性研究的潜在策略。这可以促进知识交流，加强研究网络，并提供有针对性的资金支持（Valdez等人，2024年）。

具有保护价值和经济潜力的物种可能受益于结构化的规划工作。对于具有经济利益的物种，定义关键目标和成果以解决林业工作者面临的问题可以为协调保护和经济效益提供战略框架。例如，由私人组织资助或与林业机构合作开发的涉及体外繁殖方案的 GF 物种研究旨在促进木材种植园的多样化（Sabja等人，2008年）、实现低种子产量树木的大规模繁殖（Ofori，2007年）、评估体外繁殖植物的遗传一致性（Oseni等人，2022年）、实现特有植物的大规模生产（Guerra等人，2022年）以及为重要和优先的森林种植园建立种质库（Souza等人，2024年）。对于严格的体外保护工作，建立方案的实际目标应该是促进野外或异地保护。然而，很少有方案报告了这些植物在后续活动中的用途。值得注意的是（Pessanha等人，2022年）提到将繁殖的苗木捐赠给巴西的生物保护区以恢复退化区域。在印度，Calophyllum apetalum 的适应后苗木在其原生森林栖息地中的存活率很高（Nair 和 Seeni，2003年）。此外，在印度，300 多株极度濒危的 Adinandra griffithii 树苗已被分发到各种机构，并重新引入其原生栖息地，包括作为研讨会和种植计划的一部分（Marwein 和 Vijayan，2024年）。这些努力可以直接促进物种的保护，同时为学术界以外的更广泛受众提供参与机会，推动环境保护活动，并探索当地农村人口的经济收入来源。

最终，决策和策略高度依赖具体情境和可用资源。我们通过比较全球不同生物多样性丰富的地区来强调这一点。夏威夷就是一个理想案例，那里建立了强大的植物保护计划，以减少植物灭绝的可能性。这包括一个微型繁殖实验室，其中拥有超过30,000株植物，其中包括150种濒危物种，以及针对300多种植物的繁殖方案（Werden等人，2020年）。在巴西和墨西哥这两种新热带国家，我们发现了最多的相关研究。墨西哥的物种从美国进行的研究中受益匪浅，这突显了跨区域的合作潜力。未来，对于那些在基因组学国家（GN countries）拥有成熟技术和高多样性物种的研究工作，可以致力于设计能够适应更多物种的繁殖方案或体外策略（De Souza等人，2017年；Delgado-Paredes等人，2021年），重点关注那些受到最大威胁且保护最不足的物种（Zhu等人，2023年；Beech等人，2025年）。相比之下，在大洋洲和非洲两个植物多样性最高的地区——即新几内亚和刚果民主共和国，我们发现的研究相对较少。研究数量少的原因可能是这些地区的技术能力不足、专业人才匮乏，以及缺乏进行体外研究所需的持续资金支持。在这些地区，最初应该在当地、国家和国际层面上结合采用原位和离体策略（Sommerville等人，2017年；Barstow等人，2023年；Parsch等人，2025年）。这些初步步骤对于确定哪些物种需要采用更先进的体外保护技术至关重要。实际上，我们的研究结果显示出一个明显的偏差：研究最多的地区往往是技术能力最强的地区，但并不一定是那些最需要研究和保护工作的地区。最终，如果目标是防止全球范围内的物种灭绝，那么保护策略和投资应该根据物种的生物多样性重要性来优先考虑关键物种和被忽视的地区，而不是将资源集中在资金充足但物种多样性较低的国家（Di Marco等人，2017年）。

在本节中，我们通过一个案例研究来强调我们在波兰繁殖古老欧洲橡树（Quercus robur）基因型时所学到的关键经验。我们主要关注了 logistics 挑战和决策因素，这些因素对于体外保护工作的成功至关重要，但在相关文献中常常被忽视。我们的研究细节可以在Chmielarz（2023年）和Martins（2022年、2023年、2024年）的著作中找到。欧洲橡树原产于欧洲大部分地区，并延伸至俄罗斯东部、土耳其和伊朗。它也被引入了北美洲、南非和新西兰。目前该物种被归类为“无危”（LC）物种，并在125个植物园中得到异地保护。然而，橡树属植物无法通过无性繁殖，其种子也难以发芽，因此不适合长期保存。在波兰，欧洲橡树是少数几种在广泛森林砍伐中幸存下来的古老原生树木之一（Andrzejczak等人，2024年）。在该国的多个地区，这些古老的橡树已被识别并受到保护，由于它们的年龄、文化重要性或相关的历史故事，它们常常被视为象征性的存在（Andrzejczak等人，2024年）。基于它们的经济价值和文化意义，我们选择了这些古老树木进行微型繁殖，以保护它们，同时推动相关研究的发展，吸引资金支持，并直接与当地社区和林业利益相关者合作。

一旦确定了要研究的物种，选择起始材料和繁殖方法就成为关键步骤。在我们的案例中，由于我们希望保留树木的遗传真实性，因此选择了枝条作为主要材料来源。这种做法与保护工作中常见的情况相似——在这种情况下，由于物种数量有限或种子难以获取或无法发芽；在林业领域，目标也是繁殖具有特定优良特性的优良个体。欧洲橡树是一个研究较为充分的物种，其体外繁殖研究可以追溯到20世纪80年代（Chalupa，1984年；San-Jose等人，1988年）。在技术能力和资金有限的背景下，已有研究成果的可用性尤为宝贵。在我们的案例中，这些现有的繁殖方案为枝条的诱导提供了基础，并首先在较年轻的、更容易获取的树木上进行了测试。对于研究较少的小型物种，我们建议使用容易获取的材料（如来自植物园的枝条、苗圃苗木或野外的易获取种群）进行预测试，以此预测植物的可能反应和主要挑战。

我们的野外项目首先选择了分布在全国各地的21棵至少有300年历史的古老橡树（图5a）。在此阶段，我们开始联系相关部门以获取许可、明确要求、与土地所有者达成协议，并协调枝条采集的物流工作。让关键利益相关者参与并保持定期沟通，解释项目目标和分享进展，对于后续保护行动的成功至关重要。

我们成功地将所有目标树木引入了体外培养环境（图5b）。然而，尽管使用了相同的繁殖方案，只有10个基因型的枝条能够在体外成功繁殖，8个基因型能够在体外成功生根。每个步骤的存活率可能会有很大差异，这强烈依赖于具体的基因型。总体而言，橡树属植物在体外繁殖方面具有较高的难度，某些基因型的繁殖难度更大。这突显了所需的大量工作和时间投入，因为从最初野外采集到成功适应体外环境的过程中存在显著变异性（详见Chmielarz等人，2023年）。虽然文献中有一些使用单一个体材料开发的繁殖方案，但我们的经验表明，最初尝试引入多个基因型是非常重要的，因为不同基因型的反应可能存在很大差异。对于提高体外培养成功的几率来说，这是一个关键决策。

确定限制这些树木微型繁殖能力的根本原因也是我们的研究重点。在我们的研究中，导致微型繁殖成功率低的主要因素是基因型的老化程度，这导致了初始可用的外植体数量有限，以及枝条生长和生根效果不佳。这些挑战以及不同基因型的特异性行为成为了我们研究的重点。我们决定将繁殖工作集中在我们收藏中最古老、最具象征意义的树木上（“Rus”，一棵800年历史的树木），并专门致力于提高其生根成功率（Martins等人，2024年）。相比之下，那些再生能力和生根能力更强但保护价值较低的年轻克隆体目前被用于需要大量植物材料的实验。

在树木成功生根和适应环境后，我们建立了体外和苗圃 kolec tion（图5c 和 d）。体外 kolec tion 主要针对那些无法形成根系的实验性植物和基因型，其中一些亲本树木已经死亡。对于那些更容易生根的基因型，我们建立了成本更低且更容易维护的苗圃 kolec tion。这种方法还能减少体细胞变异的风险，并为重新引入体外培养提供低污染风险的材料来源。我们的体外克隆体通常需要每30天更换一次培养基，由于人员有限，我们每种克隆体维持了10到30株。确定哪些克隆体或物种需要优先维护，根据可用资源（包括人员和预算）安排培养基更换次数，对于确保 kolec tion 的长期运行至关重要。

最后，我们在波兰的多个地点种植了至少1米高的苗圃培育出的树木（图5e 和 f）。这是一种重要的异地保护策略。这使我们能够开展环境教育活动，与当地社区互动，并加强与林业工作者的关系。在选择种植地点时，我们选择了对社区有重要意义的场所，如公园和学校，并选择了能吸引媒体关注的场合。这使我们能够向更广泛的受众传达我们的研究成果。参与这些活动的个人往往对获得树木用于种植感兴趣，一旦他们认识到树木的价值，就会更加愿意保护它（Balasha等人，2022年）。我们还找到了愿意支持我们项目的私人捐赠者。例如，我们最近从波兰国家林业总局获得了一项为期四年的资助，用于繁殖选定的欧洲橡树优良木材基因型，这为我们的研究项目开启了新的发展周期。

在这篇综述中，尽管木材树种的微型繁殖方案已有很大进展，但仍存在一些不足，特别是在基因组学国家（GN countries）和热带地区（这些地区拥有最多的受威胁物种）。然而，我们也意识到一些局限性，这可能导致我们对实际研究数量的估计偏低。我们的搜索可能未能找到用非英语发表的研究、未收录在索引期刊中的研究，或使用非标准关键词的研究。一些研究可能使用了后来被归类为同义词的物种名称。尤其是那些具有商业或盈利目标的私人项目，往往不会发表研究成果。虽然许多物种可能会在这些项目中得到繁殖，但包含体外繁殖的保护举措可能不会总是公开发表相关研究。

尽管存在这些局限性，我们的发现仍有助于保护工作，因为它们识别出了被忽视的物种、地区和特征，有助于确定优先保护的物种。我们还提出了策略和保护框架，可以指导体外繁殖的有效利用，以推动全球范围内的异地保护目标。这些策略可以支持实现《全球植物保护战略》中的各种目标，包括可持续利用植物多样性、教育公众关于植物多样性的知识，以及确保受威胁和特殊物种得到有效保护。