濒危植物滇龙胆草的生态学、生物学特性研究

濒危植物滇龙胆草的生态学、生物学特性研究 id=“artibody”> 滇龙胆草(GentianarigescensFranch.exHemsl.)，别名坚龙胆、苦草、青鱼胆、蓝花根、炮仗花等，为龙胆科(Gentianaceae)龙胆属(GentianaL.)多年生宿根草本植物，是云南省的道地药材，主要分布在海拔1100,2800m的山坡草地、林缘及稀疏灌丛中，以地下肉质须根和茎叶入药[1-3]。滇龙胆草为提取龙胆苦苷(Gentiopicroside)的主要野生药用原料之一，是中国药典上龙胆药材的原植物之一。研究表明，龙胆苦苷具有清热解毒、消炎降压等疗效，对保肝、健胃、利胆有很好的功效[4-6]。 野生的滇龙胆草自然更新能力较低，加上人为过度采挖，在自然状态下仅有零星分布，物种已陷入濒危境地，现已被列为国家重点保护野生药材物种(三级)和云南省10种重要的濒危药用植物之一[7]。 迄今为止，对滇龙胆草的研究多停留在探讨其药用部分的药理作用和化学成分层面，而对其生长发育特点、生境类型和繁育特点等生物学特性的报道较少。针对于此，试验开展了对野外生境下滇龙胆草开花物候期观察和生境调查，初步掌握了其生长发育、繁殖特性及致濒机制，旨在为有效保护和持续利用滇龙胆草资源提供必要的基础资料。 1材料与方法 1.1材料 分别在2007,2011年，对位于云南省西南部的临沧市五老山国家森林公园内生长的滇龙胆草进行了连续5年的实地生态学、生物学特性观测。 1.2方法 1.2.1生境调查及生长特性研究在五老山国家森林公园内随机从生长有滇龙胆草的生境中选取4m×4m的样地10块，记录样地内滇龙胆草的植株数量、生长状况、根系分布(深度、方向及幅度)以及样地内的伴生植物种类和郁闭度。对样地内的滇龙胆草连续标记3年，每年统计样地内滇龙胆草的丛数、株高、开花数、长叶数、落叶数、结果数、长势等，采用随机抽样方法对样株叶片、花器官的形态性状进行实地测量[8]。 1.2.2开花结实物候期观察在样地中随机选取滇龙胆草植株若干，从萌生花芽开始标记，每天记录花芽发育的状况，在单花初开、盛开、凋谢的各时期记录形态和颜色的变化。统计每天开花数，记录授粉后花朵的形态和颜色开始变化的时间及持续时间、子房开始膨大的时间，在试验期内每年的12月末种子变色后记录成熟期并采种。判断单花开放的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 是花瓣刚展开扬起，判断花朵枯萎的标准是花被变色、失去光泽、质地变软，判断果实成熟的标准是蒴果果皮干燥开裂，种皮变成黄褐色。 1.2.3繁殖特性研究?在生长有滇龙胆草的10块样地中记录样地内每年滇龙胆草植株的无性分蘖繁殖数量。?在盛花期取4个样地进行自然授粉观察，以确定传粉昆虫种类，每 个样地有1个观察点，4个样地同时观察;观察时间为每天8:30,17:30，连续观察4d。?为了比较野生滇龙胆草的授粉结实情况，2010年10月在样地中随机选取花瓣刚展开(花粉尚未露出)的花分别进行人工自花授粉、同株异花人工授粉、异株异花人工授粉，所用花粉从5km外带入，授粉时间在早上9:00，连续授粉3次，每处理授粉250朵。授粉后用纸袋将已授粉的花套住，以自然自花授粉结实的为对照，在当年12月下旬记录其结果数，统计其结实率[9]。?2008年3月在室内做种子发芽试验，统计种子萌发率;将健壮苗移栽于野外生长，观察其在自然环境里的生长历程。 2结果与分析 2.1滇龙胆草生境类型 调查结果表明，滇龙胆草主要生于地势平缓、阳光充足、土层较厚、沙质土壤的山坡草地、林缘及矮稀灌丛间，野生种群在自然状态下仅为间断分布且种群内的植株数量较少，主要与低矮的禾本科(Gramineae)等草本植物伴生在一起，伴生植物为其提供了一定的阴蔽条件。主要伴生植物见表1。 2.2生长特性 id=“artibody”> 滇龙胆草一年生植株高约3,6cm左右，长有4,7对叶，自种子萌发至开花结实需3年以上，多年生植株高约20,35cm左右。根系为肉质须根，多年生植株具5,20条根，根长约12,20cm，在地下4,7cm处呈水平分布。主茎粗壮，有3,5条分支，丛生，直立，入土部分白色，地上部分略带紫色。叶倒卵形，先端钝圆，基部楔形，长约1.0,1.5cm，宽约0.8,1.2cm。花多数，簇生枝端呈头状花序，花冠漏斗形或钟形，花色蓝紫色或蓝色。蒴果长椭圆形或椭圆状披针形，长1.0,1.2cm;种子多数黄褐色，有光泽，矩圆形，细小，长0.8,1.0mm，表面粗糙。 2.3开花结实物候期 根据滇龙胆草花芽发育状况、花蕾发育阶段、花瓣展开程度、果实成熟程度，将滇龙胆草的单花开放及果实成熟进程划分为6个阶段，分别是萌芽期(10,15d)、现蕾期(6,10d)、始花期(3,5d)、盛花期(7,12d)、花瓣凋谢期(5,10d)、果熟期(50,70d)。一般在授粉后第六天花瓣迅速萎蔫，5,8d后子房开始膨大，果实发育成熟一般需60d左右。未授粉的花朵，约5,10d后花瓣开始凋谢;滇龙胆草开花结实的物候期观察结果为萌芽期在6月中旬、单花现蕾期在9月下旬、始花期在10月上旬、盛花期在11月中旬、花瓣凋谢期在12月上旬、果熟期在翌年1月下旬。居群开花结实物候期在10,11月开花，花期持续1,2个月，果期在11,12月。2011年自然开花结实期比以往年份推迟了15d左右，可能是由于生境地遭遇春夏持续干旱导致地下部分推迟萌芽造成的。不同样地因环境条件不同，开 花及果实成熟时间有近20d的差异;气温高且居群生境土壤结板时花期缩短。 2.4繁殖特性 试验同时进行了滇龙胆草的无性繁殖和有性繁殖，在无性繁殖方面，通过分蘖出新枝延长母株的寿命来实现无性繁殖。结果显示，滇龙胆草每年1月初地上部分枯萎，6月中旬在近地面处又会分蘖出新枝，每丛枝条数量仅比上一年多1,2支。在有性繁殖方面，自种子萌发至植株开花结实需3年以上时间。 在盛花期对4个样地进行长达36h的授粉生物学初步观察中，均未观察到传粉昆虫。人工授粉的试验结果见表2。从表2可见，滇龙胆草的花既可进行自花授粉，又可进行异花授粉，人工自花授粉结实率(85.6%)略高于自然自花授粉结实率(82.4%)，自花授粉结实率明显高于人工异花授粉结实率(不足50%)，人工同株异花授粉结实率(46.4%)高于人工异株异花授粉结实率(33.2%)。虽然自然状态下结实率较高，但种子萌发率只有0.3%，发芽能力较低。野生生境下滇龙胆草群体的更新主要是通过有性繁殖实现，由于自身繁殖缺陷及人为掠夺性采集，成为滇龙胆草野生资源濒危的主要原因。 3小结与讨论 自然状态下滇龙胆草自种子从萌发到植株开花结实需经历3年以上，这一现象使得滇龙胆草物种本身的自我更新较慢，野生种群在自然状态下仅为间断分布且种群内的植株数量较少。滇龙胆草根系在地下呈水平分布，根系入土较浅，这一特性使其抗旱性较差，在苗期如遇干旱天气，易导致成片植株死亡。滇龙胆草的伴生植物虽为其提供了一定的阴蔽条件，但其生长适应能力比伴生植物差，如果伴生植物大量繁殖，势必形成对滇龙胆草植株光照、水分及营养的胁迫竞争。近年来云南省出现的严重春夏连旱灾害天气使滇龙胆草种子的出苗率大大降低，并且易造成滇龙胆草地下部分休眠而推迟萌芽，进而使植株开花结实延后，开花结实期的推迟在高海拔冷凉地区往往由于遭遇寒冷天气而使种子发育不充实，进而不能正常发芽。 滇龙胆草虽多数花簇生枝端，漏斗形花冠呈蓝紫色或蓝色，但不靠昆虫传播花粉。其自花授粉结实率高于异花授粉结实率、同株异花人工授粉结实率高于异株异花人工授粉结实率的现象表明，滇龙胆草的雌蕊柱头对同一朵花的花粉亲和性高于对另一朵花的花粉亲和性，对同一植株花粉的亲和性高于对另一植株花粉的亲和性。滇龙胆草自然状态下的零星分布致使传粉都是在同一种群内进行，这一现象不利于滇龙胆草在自然状态下的自我更新。 id=“artibody”> 滇龙胆草有无性繁殖(根茎分蘖)和有性繁殖(种子繁殖)2种繁殖方式，但无性繁殖能力较低，一丛枝条每年仅能分蘖产生1,2支新枝。滇龙胆草在自然授粉后5,8d子房开始膨大，果实成熟期为60d左右，果实成熟后可产生较多的细小种子，虽然自然状态下结 实率较高，但种子萌发率只有0.3%，发芽能力较低，这也是滇西南地区滇龙胆草处于濒危状态的主要原因之一。 致谢:临沧师范高等专科学校生物教育专业的赵国斌、李文元、向洪波、刘友龙等同学协助了野外考察，在此表示感谢。 参考文献: [1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第62卷)[M].北京:科学出版社，1988.100. [2]国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)[M].北京:化学工业出版社，2010.65. [3]全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编[M].北京:人民卫生出版社，1985.375. [4]张勇，蒋家雄，李文明.龙胆苦甙药理研究进展[J].云南医药，1991，12(5):304-306. [5]李艳秋，赵德化，潘伯荣，等.龙胆苦甙抗鼠肝损伤的作用[J].第四军医大学学报，2001，22(18):1645. [6]高海，金惠敏，孙文基，等.龙胆药材中龙胆苦苷的HPLC法测定[J].西北药学杂志，1998(3):24-26. [7]李智敏，刘莉，李晚谊，等.滇龙胆的药用资源研究与开发进展[J].云南大学学报(自然科学版)，2009，31(增刊):485-487. [8]何平荣，宋希强，罗毅波，等.丹霞地貌生境中铁皮石斛的繁殖生物学研究[J].中国中药杂志，2009，34(2):124-127. [9]陈敏，刘林德，张莉，等.黑河流域中游罗布麻传粉生态学特性研究[J].西北植物学报，2011，31(4):677-682.