石竹科(Caryophyllaceae Juss.)為離瓣花亞綱(Magnoliopsida)石竹目(Caryophyllales)下的一科。根據多識植物百科2023年數據,石竹科共有103屬,2000-2200種,其在世界上廣泛分布,但主要分布在北半球的溫帶和暖溫帶,少數在非洲、大洋洲和南美洲;根據中國生物物種名錄2023版數據,石竹科在中國共有30屬,幾乎遍布全中國,以北部和西部為主要分布區。其中無心菜屬、心瓣蠅子草和繁縷屬3屬多集中于中國青藏高原;金鐵鎖屬則為中國所特有。石竹科植物耐旱、抗寒,廣泛分布于平原、川地、丘陵、山區等地。
石竹科為一年生或多年生草本,稀亞灌木。莖節通常膨大,具關節。單葉對生,稀互生或輪生,全緣;托葉有,膜質,或缺。花輻射對稱,兩性,稀單性,排列成聚傘花序或聚傘復總狀花序,稀單生,少數呈總狀花序、頭狀花序、假輪傘花序或傘形花,序,有時具閉花授精花;萼片5片,稀4片,草質或膜質,宿存;花瓣5片,稀4片,瓣片全緣或分裂,稀缺花瓣。果實為蒴果,長橢圓形、圓柱形、卵形或圓球形。種子彎生,多數或少數,稀1粒,腎形、卵形、圓盾形或圓形,微扁。
石竹科植物主要供觀賞或藥用,食用的比較少。石竹科植物可作植被,如石竹(石竹屬 黑枕黃鸝馬來亞種)、肥皂草( Saponaria officinalis)等,能有效防止水土流失、吸附塵土、減弱噪音等;其中一些植物如剪秋羅屬、石竹屬、蠅子草屬等屬的許多種廣泛應用在花壇、巖石園、屋頂綠化、公路綠化中,也可盆栽觀賞;還有一些植物可食用,如繁縷屬中的鵝腸菜(Stellaria aquatica )全草可做食用野菜食用,其含有豐富的礦質元素,如鈣、鎂等人體必需微量元素。石竹科中的無心菜屬、石竹屬、蠅子草屬、生石花屬、金鐵鎖屬等10余屬的多種植物常分別用作民間草藥或地方習用中藥,其中貴州太子參(Pseudostellaria heterophylla)、瞿麥(Dianthus superbus)、銀柴胡(Stellaria dichotoma)、麥藍菜(Gypsophila vaccaria)是較常用中藥。據中國醫藥集團有限公司典籍《中藥大辭典》記載,石竹主要用來治療熱淋、血淋、尿石癥等癥狀;鵝腸菜主要用來治療甲狀腺腫、淋巴結腫等病癥;金鐵鎖(Psammosilene tunicoides )主要用來治療跌打損傷、風濕痛等病癥。
石竹科中一些物種的生境常遭到破壞,生存條件惡劣,野生資源長期被人們亂采濫挖,過度采伐等原因導致一些物種的數量正在不斷的減少,因此,石竹科中的無心菜屬、蠅子草屬、石竹屬中的一些物種被《世界自然保護聯盟(IUCN)瀕危物種紅色名錄》收錄并評估;在中國,該科中的多個物種也被列入保護植物,如金鐵鎖被《國家重點保護野生植物》《中國物種紅色名錄和紅色名錄》所收錄。另外,石竹科剪秋羅屬和蠅子草屬中的部分物種已被韓國政府指定為瀕危物種。此外,石竹科中的鵝腸菜(Stellaria aquatica)在2013年被《中國入侵植物名錄》列為第4級別——一般入侵類植物;繁縷屬中的繁縷(Stellaria media)和雀舌草(Stellaria alsine Grimm)也被列入《全球入侵物種數據庫》中。
石竹科中的一些植物有著豐富的文化,如香石竹(Dianthus caryophyllus)又名康乃馨,與母親節有關,其紅色的花朵代表子女對母親熱烈的親情;此外,香石竹還是一些具有民族文化特征的國家的國花,如西班牙、意大利、摩納哥等。
起源
石竹科(Caryophyllaceae)隸屬于石竹目(Caryophyllales),作為核心石竹目中產花青素的成員之一,其與莧科(Amaranthaceae)呈姐妹群關系。石竹科現存種類繁多,形態豐富多樣,但其化石記錄卻鮮為人知;簡單的花粉化石在晚白堊世坎帕階(Campanian)約73百萬年前出現于澳大利亞和新西蘭,這是石竹科已知最早的化石記錄;而種子化石最早在始新世出現于英國。關于石竹科的生物地理起源和分布格局的研究只局限于澳大利亞的類群,澳大利亞的石竹科在始新世中晚期發生了相當大的分化,大部分現生屬在新近紀或者第四紀到達澳大利亞。
演化
石竹科的演化可推至到31.33百萬年前,在全球突然轉向始新世和漸新世過渡邊界附近的冰川之后;關于對其生物地層學和古生物學的大量研究證明,發現其分類群的組成和進化的急劇變化與氣候的突然變化有關。33.9百萬年前,在非洲始新世和漸新世邊界,石竹科出現了明顯的物種更替,如西班牙東北部埃布羅盆地的植被從紅樹林沼澤轉變為硬葉林。因此,石竹科的演化也可能受到氣候變化的影響。
分類
命名
石竹科,俗稱粉紅科或香石竹科,為被子植物門家族。其食蟲類來自于石竹屬(Caryophyllus),是Dianthus的異名,給Caryophyllus的復合形式Caryophyll-加上表示科的等級后綴-aceae而構成。該詞為復數形式,故在做主語時應與動詞的復數形式搭配。本科中文名亦由模式屬中文名“石竹屬”中的專名“石竹”加上“科”字構成。
分類歷史
石竹科可以根據一些容易識別的形態性狀(如托葉、萼片、花瓣、果實以及種子)進行分類。1993年, Bittrich主要依據形態性狀把石竹科分為3個亞科,即指甲草亞科(Paronychioideae)、繁縷亞科(Alsinoideae)和石竹亞科(Caryophylloideae)。傳統上鑒定指甲草亞科的性狀特征為具托葉和茄型胚;但由于石竹科其余成員通常有花瓣,且具蒴果,所以無花瓣和果皮不裂一般也可作為指甲草亞科的鑒別特征。指甲草亞科有時被作為一個獨立的科,即裸果木科(Illecebraceae) 。繁縷亞科和石竹亞科都具有石竹型胚,故將二者作為一個單系群。此外,Bittrich針對基數染色體數目演化的研究仍支持將繁縷亞科和石竹亞科作為一個單系群,因為繁縷亞科(x = 6-19)和石竹亞科(x = 10-18)的基數染色體數目普遍比指甲草亞科(x = 8-9)高,而石竹亞科較繁縷亞科染色體基數有更高的趨勢,因此一些分類學家認為石竹亞科起源于繁縷亞科,即繁縷亞科是一個并系。隨著對形態學性狀的進一步認識,Bittrich發現繁縷亞科雄蕊遠軸基部具有蜜腺,而石竹亞科卻不具該性狀,故仍決定維持繁縷亞科的分類。而石竹亞科被廣泛認可的鑒別性狀為具萼筒及花瓣脈絡閉合或半閉,且其共衍征為花瓣有爪和具花冠柄。在傳統上,石竹科3個亞科的分類系統普遍為人們所接受;然而,分子系統學研究表明,用于石竹科傳統分類的形態性狀,由于具有很高的同塑性 (homoplasy),故很難確定其形態共衍征。如隸屬于指甲草亞科的白鼓釘族(Polycarpeae),具蒴果且果皮不裂,而隸屬于繁縷亞科的Scleranthus也具該性狀;此外,Geocarpon屬于繁縷亞科, 具有退化雄蕊,但該性狀卻是指甲草亞科一些成員的鑒別性狀。因此,形態性狀的同塑性,容易造成石竹科類群的分類關系混亂。因此,將石竹科劃分為3個亞科是不自然、不合理的,不能真實反映其進化歷史。多識被子植物門系統按這一結果修訂了石竹科的分類系統,將全科重新劃分為4亞科,12族(及族級類群)。
下級分類
根據多識植物百科2023年數據,石竹科共有103屬,2000-2200種:
1. 八寶韋草亞科 Subfam. Telephioideae Beilschm.
01. 韋草族 Tr. Corrigioleae Dumort.
01.八寶韋草屬 Telephium
02.韋草屬 Corrigiola
2. 指甲草亞科 Subfam. Paronychioideae Meisn. (1838)
01. 治疝草族 Tr. Herniarieae (Kitt.) Bing Liu
01.風墊花屬 Philippiella
02.治疝草屬 Herniaria
02. 指甲草族 Tr. Paronychieae Dumort.
01.裸果木屬 Gymnocarpos
02.佛甲草屬 Paronychia
03.紅甲蓬屬 Lochia
04.指甲蓬屬 Chaetonychia
3. 蘇甲草亞科 Subfam. Illecebroideae Arn.
01. 翅甲草族 Tr. Pterantheae R. Br. ex Fenzl
01.灰甲蓬屬 Dicheranthus
02.翅甲草屬 Pteranthus
03.彗星花屬 Cometes
02. 臥漆姑族 Tr. Pycnophylleae Mattf.
01.荷蓮豆草屬 Drymaria
02.玉蜀黍屬荷蓮豆草屬 Mollugophytum
03.古巴荷蓮豆草屬 Pinosia
04.單蕊漆姑屬 Cerdia
05.腺托草屬 Ortegia
06.臥漆姑屬 Pycnophyllum
07.蘚狀臥漆姑屬 Stichophyllum
03. 蘇甲草族 Tr. Illecebreae
01.蘇甲草屬 Illecebrum
02.沙墊花屬 Cardionema
03.刺墊花屬 Pentacaena
04. 多莢草族 Tr. Polycarpeae
01.沙鼓釘屬 Loeflingia
02.多莢草屬 Polycarpon
05. 白鼓釘族 Tr. Polycarpaeeae
01.白鼓釘屬 Polycarpaea
02.多莢檵木屬 Augustea
03.石輪草屬 Haya
04.假麻黃屬 Xerotia
05.霜墊花屬 Achyronychia
06.巖甲草屬 Scopulophila
07.球甲蓬屬 Sphaerocoma
08.糖稀木屬 Pollichia
09.蓮被草屬 Krauseola
10.繁被草屬 Polytepalum
11.齒托草屬 Stipulicida
12.毛鼓釘屬 Microphyes
13.單柱漆姑屬 Pirinia
4. 石竹亞科 Subfam. Caryophylloideae Arn.
01. 大爪草族 Tr. Sperguleae Dumort.
01.紅綴草屬 Rhodalsine
02.牛漆姑屬 Spergularia
03.大爪草屬 Spergula
04.鐵鎖檵木屬 Sanctambrosia
02. 線球草族 Tr. Sclerantheae (A. Juss.) Link ex DC.
01. 線球草亞族 Subtr. Scleranthinae Fenzl
01.石漆姑屬 Pseudocherleria
02.線球草屬 Scleranthus
03.侏漆姑屬 Geocarpon
04.鈍萼漆姑屬 Engellaria
05.洋漆姑屬 Schiedea
06.冰漆姑屬 Honckenya
07.北極漆姑屬 Wilhelmsia
08.方莖漆姑屬 Triplateia
09.五蕊盤草屬 Pentastemonodiscus
10.海地漆姑屬 Selleola
02. 漆姑草亞族 Subtr. Sagininae Fenzl
01.刺繁縷屬 Drypis
02.蟾漆姑屬 Bufonia
03.米努草屬 Minuartia
04.刺萼漆姑屬 Habrosia
05.禾葉漆姑屬 Mcneillia
06.小米努草屬 Minuartiella
07.南漆姑屬 Colobanthus
08.漆姑草屬 Sagina
09.矛漆姑屬 acchinia
10.山漆姑屬 Sabulina
11. 囊種草族 Tr. Thylacospermeae Pusalkar
01.囊種草屬 Thylacospermum
02.福祿草屬 Dolophragma
12. 繁縷族 Tr. Alsineae Lam. & DC.
01.無心菜亞族 Subtr. Arenariinae Dumort.
01.種阜草屬 Moehringia
02.無心菜屬 (蚤綴屬) Arenaria
02. 貴州太子參亞族 Subtr. Pseudostellariinae Bing Liu
01.短瓣花屬 Brachystemma
02.薄蒴草屬 Lepyrodiclis
03.齒綴草屬 Odontostemma
04.白冠繁縷屬 Mesostemma
05.獨子繁縷屬 Schizotechium
06.孩兒參屬 Pseudostellaria
07.獨綴草屬 Shivparvatia
08.古臨草屬 Gooringia
03. 繁縷亞族 Subtr. Alsininae Fenzl
01.淺裂繁縷屬 Nubelaria
02.硬骨繁縷屬 Rabelera
03.假貴州太子參屬 Hartmaniella
04.繁縷屬 Stellaria
05.三柱卷耳屬 Dichodon
06.硬骨草屬 Holosteum
07.灰卷耳屬 Moenchia
08.卷耳屬 Cerastium
09.臥繁縷屬 Pycnophyllopsis
10.蘚漆姑屬 Reicheella
11.刺漆姑屬 Thurya
13. 老牛筋族 Tr. Eremogoneae Rabeler
01.老牛筋屬 Eremogone
02.扁翅無心菜屬 Himgiria
14. 蠅子草族 Tr. Sileneae DC.
01.麥仙翁屬 Agrostemma
02.巖春羅屬 Petrocoptis
03.冠蠅草屬 Heliosperma
04.櫻雪輪屬 Eudianthe
05.蠅春羅屬 Viscaria
06.高雪輪屬 Atocion
07.心瓣蠅子草 Silene
15. 石竹族 Tr. Caryophylleae Lam. & DC.
01. 金鐵鎖亞族 Subtr. Psammosileninae Bing Liu
01.金鐵鎖屬 Psammosilene
02.生石花亞族 Subtr. Gypsophilinae ?ourková
01.石頭花屬 (絲石竹屬) Gypsophila
03. 肥皂草亞族 Subtr. Saponariinae Janch. ex Su Liu
01.肥皂草屬 Saponaria
04.石竹亞族 Subtr. Caryophyllinae Rabeler
01.刺石竹屬 (刺葉屬) Acanthophyllum
02.貫葉皂草屬 Cyathophylla
03.白綠縷絲花屬 Yazdana
04.異色霞草屬 Heterochroa
05.崖霞草屬 Petroana
06.爪翅花屬 Bolanthus
07.小霞草屬 Psammophiliella
08.二色霞草屬 Balkana
09.折霞草屬 Graecobolanthus
10.膜萼花屬 (裙花屬) Petrorhagia
11.石竹屬 Dianthus
形態特征
石竹科多為一年生或多年生草本,稀亞灌木。莖節通常膨大,具關節。
葉
單葉對生,稀互生或輪生,全緣,基部多少連合;托葉有,膜質,或缺。
花
花輻射對稱,兩性,稀單性,排列成聚傘花序或聚傘復總狀花序,稀單生,少數呈總狀花序、頭狀花序、假輪傘花序或傘形花序。有時具閉花授精花;萼片5,稀4,草質或膜質,宿存,覆瓦狀排列或合生成筒狀;花瓣5,稀4,無爪或具爪,瓣片全緣或分裂,通常爪和瓣片之間具2片狀或鱗片狀副花冠片,稀缺花瓣;雄蕊10,二輪列,稀5或2;雌蕊1,由2-5合生心皮構成,子房上位,3室或基部1室,上部3-5室,特立中央胎座或基底胎座,具1至多數胚珠;花柱(1)2-5,有時基部合生,稀合生成單花柱。
果實
果實為蒴果,長橢圓形、圓柱形、卵形或圓球形,果皮殼質、膜質或紙質,頂端齒裂或瓣裂,開裂數與花柱同數或為其2倍,稀為漿果狀、不規則開裂或為瘦果。
種子
種子彎生,多數或少數,稀1粒,腎形、卵形、圓盾形或圓形,微扁;種臍通常位于種子凹陷處,稀盾狀著生;種皮紙質,表面具有以種臍為圓心的、整齊排列為數層半環形的顆粒狀、短線紋或瘤狀凸起,稀表面近平滑或種皮為海綿質;種脊具槽、圓鈍或銳,稀具平邑雪蘿樹狀篦齒或翅;胚環形或半圓形,圍繞胚乳或勁直,胚乳偏于一側;胚乳粉質。
分布
分布范圍
石竹科在世界上廣泛分布,但主要分布在北半球的溫帶和暖溫帶,少數在非洲、大洋洲和南美洲;地中海地區為其分布中心。其中石竹亞科植物多分布于中國天山山脈和阿爾泰共和國山山脈,少數分布于中國吐哈盆地和塔里木盆地。在中國,石竹科植物幾乎遍布全國,以北部和西部為主要分布區,其中無心菜屬、心瓣蠅子草和繁縷屬3屬種數全科占比較高,多集中于青藏高原,特別是橫斷山脈至喜馬拉雅山脈一帶;金鐵鎖屬則為中國所特有。
生境
石竹科植物廣泛分布于平原、川地、丘陵、山區等地;如石竹屬植物主要分布在向陽、干燥的草地地區;繁縷屬主要分布于海拔為1000-5500米的林下、草原、草甸或水邊草地等地區;剪秋羅屬多生于草地、河邊林下;蠅子草屬常生于海拔500-2500米的高山草甸、草甸、山谷灌叢間;女婁菜屬常生于山地草甸、林緣草甸或灌叢中;狗筋蔓屬常生于海拔900-2800米的山坡灌叢林緣或溝邊草地中;石頭花屬常生于海拔1000—3500米的高山草甸、草叢中等。
習性
石竹科植物耐旱、抗寒;如石竹科代表植物石竹耐旱、忌水薄、耐寒,不耐酷暑,喜陽光充足、干燥、通風及涼爽的氣候;種子發芽適溫為21-22℃,苗期生長適溫為10-20℃;適宜栽培在pH為6.0-6.5,含石灰質、肥沃、疏松、排水良好的土壤中;金鐵鎖屬中的金鐵鎖較耐寒,不耐高溫,也能在-22.4℃的低溫生存,其種子萌發需要較大的土壤濕度,但忌積水過多,而成熟植株適生于干旱的土壤等。
繁殖
石竹科的植物花多為兩性花,如石竹屬的香石竹(Dianthus caryophyllus),其繁育系統屬于兼性異交型,花朵大且花瓣數量較多,花色鮮艷,有香味,雌雄異熟,在自然情況下屬于異花授粉植物;石竹(Dianthus 黑枕黃鸝普通亞種 L.)則可由鳳蝶總科、鷹蛾等昆蟲傳粉;金鐵鎖屬中的金鐵鎖則主要是通過蠅類和蜂類等昆蟲進行傳播授粉,種子可通過動物和人進行傳播,或在成熟時裂開彈出。此外,石竹科屬間種子休眠率常受到種子大小、平均海拔及采集地生境的影響。
栽培
以石竹科常見栽培植物貴州太子參、金鐵鎖為例。
育苗方式
播種
石竹科植物可采用播種繁殖,如孩兒參、金鐵鎖等。種植地選擇向陽地塊,以土層深厚、排水良好的紅壤或黃棕壤為宜。深翻犁地后充分暴曬耙細,撒上農家肥,然后開廂做苗床。播種前燒好火土,按一定比例將腐熟的農家肥和細土拌勻,然后潑水將其充分浸濕后待用。在4月底5月初開小溝條播或距三頂角開平底淺穴穴播,播種前種子應脫去外殼,播種時將種子在溝或穴內充分散開。播后覆蓋細土再蓋上一層薄層松毛。
組培
在石竹科植物的組織培養中,常選擇莖尖、莖段、葉片和花瓣等作為外植體通過不同再生途徑,獲得石竹科植物的再生植株。利用植物組織培養與細胞工程技術可解決石竹科植物無性繁殖中的種性退化問題,可將有利基因轉移到需要改良的石竹科植物中;通過原生質體培養和體細胞雜交技術,可以克服石竹科植物不同品種、種、屬之間的有性雜交不親和障礙,獲得新種質。
田間管理
水肥管理及除草
播種后需每天噴水,保持土壤濕潤,成苗后及移栽成活后土壤濕度在30%左右即可,雨季注意排水防澇,以免積水爛根。幼苗期與成苗期應及時除草。施肥應以基肥為主,追肥為輔;基肥以有機肥為主,肥種可以選用農家肥,注意要充分腐熟。若要追肥,則要在現花落后配合除草進行,可施用農家肥并加上磷酸二氫鉀,也可實行葉面噴肥,不可追施氨肥,以防徒長。天氣干旱時要及時灌水,經常保持面濕潤,利于發根和植株生長。
病蟲害防治
石竹科植物常發生根腐病及葉斑病等病害,如孩兒參、金鐵鎖等。葉斑病的防治措施:采收后,將枝干完全清除枯枝殘體,并集中焚燒;嚴格實施輪作,不應重茬;在病程早期噴灑波爾多或代森鋅;病情較重時,可噴灑托布津倍液或多菌靈倍液。根腐病的防治措施:雨后及時疏浚排水溝排水;在栽種前,將塊根用多菌靈溶液浸泡,晾干后再下種;在發病期間,用多菌靈倍液或托布津倍液進行澆灌罹患病害的株穴。石竹科植物上常發生地老虎等蟲害,如孩兒參、金鐵鎖等。防治方法:可用敵百蟲毒餌于傍晚撒到田間進行誘殺。
生態
石竹科中的裸果木屬的裸果木(Gymnocarpos przewalskii Bunge ex Maxim.)是構成石質荒漠植被的重要建群樹種之一,該植物具有抗干旱、耐鹽堿、耐風蝕沙埋、耐貧瘠、耐水蝕、壽命長、根系深等特點,對防止土地荒漠化,保護和維持荒漠生態系統的生態平衡有著重要的作用;此外,還有一些石竹科植物可作植被,如石竹、肥皂草、雜交石竹(石竹屬 hybridus)、美女石竹(Dianthus deltoides)等,能有效防止水土流失、吸附塵土、凈化空氣、減弱噪音等。
用途
園林觀賞
石竹科中的一些植物具有葉形優美、花色艷麗、香氣芬芳、成坪快、外觀整齊、節水耐早、常綠抗寒、花期長、適應性強等優良品性,如剪秋羅屬(Lychnis)、石竹屬(Dianthus)、蠅子草屬(Silene)、石頭花屬(絲石竹屬)、肥皂草屬(Saponaria)等屬的許多種廣泛應用在花境、花壇、巖石園、屋頂綠化、公路綠化中,其中以矮雪輪(Silene pendula L.)和常夏石竹(石竹屬 plumarius L.)最具代表性,兩者具有較高的觀賞、裝飾及景觀用途,是園林綠化中理想的地被植物。香石竹主要作為鮮切花種類,偶爾亦用于花壇。石頭花屬縷絲花(Gypsophlia elegans)葉纖細,分枝極多,小花如繁星密布,不僅是鮮切花中常用的配材,在花壇、花境或花叢中應用價值甚高。肥皂草屬肥皂草常用于美化屋頂、裝飾花壇和花籬。此外,在美洲,少女石竹為花徑花壇的常用材料等。
食用營養
石竹科中的一些植物可食用,如繁縷屬中的鵝腸菜全草可做食用野菜食用,其含有豐富的礦質元素,如鈣、鎂、鐵、錳、鋅等人體必需微量元素,且其莖葉中至少含有17種氨基酸,其中7種是人體必需氨基酸。此外,小無心菜可當山野菜食用;繁縷的嫩苗可涼拌、炒食、煮湯等;麥藍菜的種子含淀粉,可用來釀酒和制醋。
醫學藥用
石竹科中的無心菜屬、石竹屬、蠅子草屬、生石花屬、金鐵鎖屬等10余屬的多種植物常分別用作民間草藥或地方習用中藥,其中孩兒參、瞿麥、銀柴胡、麥藍菜是較常用中藥。據中國藥典《中藥大辭典》記載,石竹(Dianthus 黑枕黃鸝普通亞種 L.)味苦,性寒;具有利小便、清濕熱、活血通經的功效,主要用來治療熱淋、血淋、尿石癥、癃閉等癥狀;鵝腸菜具有清熱化痰、軟堅散結的功效,主要用來治療甲狀腺腫、淋巴結腫、肺結核等病癥;金鐵鎖味苦、辛,性溫;具有散定痛、止血、消排膿的功效,主要用來治療跌打損傷、風濕痛、胃痛等病癥。
保護
類群現狀
石竹科中的金鐵鎖主要生于緊密、干燥的石灰巖、紅壤、黑壤或大王椰子樹土中,其分布區地面自然植被覆蓋率較少,土壤貧瘠;中國怒江以東的楊柳鎮、金雞鄉等地的向陽坡上也發現有金鐵鎖,呈狹長狀分布,海拔2000米,多為流石坡、黑壤土;其資源破壞非常嚴重,基本處于滅絕邊緣。無心菜屬中的Arenaria libanotica是黎巴嫩山山脈的特有物種,分布范圍約為1220平方公里;Arenaria provincialis是法國南部的特有種,分布范圍為20-30平方公里。蠅子草屬中的Silene hifacensis為西班牙的特有植物,分布面積約為20-820平方公里;Silene grisea是黎巴嫩山和反黎巴嫩山脈,加利利和朱迪亞山脈的特有物種,分布面積約為52平方公里。石竹屬中的Dianthus karami是黎巴嫩山山脈的特有種,生長在高海拔地區,分布面積約為32平方公里。
致危因素
石竹科中的金鐵鎖的利用較多,生境常遭到破壞,野生金鐵鎖資源長期以來被人們亂采濫挖,過度采伐森林;以及開荒,鏟草積肥,興修水利、公路、鐵路等,導致水土資源組合差,出現石漠化,導致金鐵鎖生長先天不足。且金鐵鎖所處生長地區的自然條件惡劣,雖然一株能結成許多果實,但每一個果實里僅只有一粒種子,而且種子在降雨時易被沖刷、自然霉爛,或是被野物食掉,導致自然更新能力差;裸果木生存條件惡劣,氣候變化過快;常遭樵采和駱駝啃食;繁殖困難,自然授粉的結實率非常低,僅為6.7%。無心菜屬中的Arenaria libanotica 面臨的最重要威脅是采石場的建立、城市化和道路建設等因素;Arenaria provincialis面臨的威脅主要是垃圾污染和棲息地關閉等因素。蠅子草屬中的Silene hifacensis面臨的主要威脅是自然災害,如干旱、海上風暴、火災和山體滑坡等因素;Silene grisea面臨的威脅主要是城市化和道路建設等因素。石竹屬中的Dianthus karami面臨的的威脅主要是過度放牧。
保護等級
石竹科中的一些物種為保護物種,《世界自然保護聯盟(IUCN)瀕危物種紅色名錄》中無心菜屬中的Arenaria provincialis被評為近危(NT)物種,Arenaria libanotica被評為瀕危(EN)物種,Arenaria nevadensis被評為極危(CR)物種;蠅子草屬中的Silene makmeliana和Silene marizii被評為近危(NT)物種,Silene astartes和Silene grisea被評為易危(VU)物種,Silene hifacensis被評為瀕危(EN)物種;石竹屬中的Dianthus karami被評為瀕危(EN)物種。石竹科的剪秋羅屬中的Lychnis kiusiana Makino,Lychnis wilfordii(Regel)Maxim.和Silene capitata Kom已被韓國政府指定為瀕危物種II。在中國,該科中的多個物種也被列入保護植物,如金鐵鎖于2021年被列為中國《國家重點保護野生植物》二級保護植物中;在中國物種紅色名錄和紅色名錄中的評估等級為瀕危(EN)物種;裸果木于1991年被收錄于《中國植物紅皮書》,現狀無危險;但在2021年被中國新疆維吾爾自治區確定為一級重點保護野生植物。
保護措施
云南省麗江縣玉龍雪山已劃為自然保護區,將金鐵鎖列為重點保護對象;中國貴州植物園于1977年開始進行野生變家種工作,經過6年的實驗,已獲得成功;威寧彝族回族苗族自治縣藥檢所1984年組織有關人員進行該品種野生變家種試驗,經3年的培育,亦已獲得成功。對裸果木的保護措施主要為設立自然保護區,將生存有裸果木的地區劃定為自然保護區,設立區、市級自然保護區或劃歸中衛沙坡頭國家級自然保護區管理。
危害
物種入侵
石竹科中的鵝腸菜(Stellaria aquatica (L.) Scop.)在2013年被《中國入侵植物名錄》列為第4級別——一般入侵類植物。它的種子多、繁殖快,在露天地和農業大棚內有利于其周年生長的環境,因而會在農作物生長前期與作物爭水、爭肥、爭生長空間及陽光,在作物生長后期迅速蔓生,并有礙作物的收割,危害農業生產,浪費大量人力物力。此外,繁縷屬中的繁縷和雀舌草也被列入《全球入侵物種數據庫》中。繁縷為草地,花園和廢棄土地的禾本科雜草,在歐洲和北美,由于其種子產量很大,控制很困難,常被認為是一種入侵植物;雀舌草引入凱爾蓋朗群島后,仍然局限于科學研究基地郊區的一小塊區域,但是它是最具侵略性的引進植物,可形成排除本地植物的單特異性斑塊。
防治措施
可針對甘藍(Brassica oleracea var. capitata Linnaeus)、甜瓜(Cucumis melo L.)等作物,可用先用地膜覆蓋使鵝腸菜出齊并拔除后,再進行蓋棚移栽菜苗。對于茄(Solanum melongena L.)、辣椒(Capsicum annuum L.)等作物,可在移栽前使用地樂胺乳油進行處理,并在施藥后立即淺耙混土蓋膜,防除后再移栽菜苗。
植物毒性
石竹科有毒植物種類也較多,能不同程度地引起人畜中毒,如無心菜屬 (Arenaria) 小無心菜 (A. serpyllifolia)、 繁縷屬 (Stellaria)繁縷(S. media)和麥藍菜屬(Vaccaria) 麥藍菜(V.segetalis),其重要毒性成分為毒皂苷,具強烈溶血性貧血和腸胃道刺激等作用。其中,小無心菜全草有毒,所含有毒物質為毒皂;繁縷種子、莖、葉有毒,所含有毒物質是皂角甙、烯酸;麥藍菜種子有毒,所含有毒物質為皂角甙。
中毒癥狀
人食用這些毒性植物后,主要表現為流涎、嘔吐和腹瀉等腸胃道刺激癥狀。其中小無心菜對牛和馬等牲畜的唾液腺有刺激作用,使其大量流涎;牛、羊等家畜多量采食繁縷后,易在腸胃內發酵而結成團塊,出現如腹脹和腹痛等一系列相應癥狀, 重者中毒死亡。
防治措施
石竹科中的有毒植物的毒性較大,能對人畜造成不同程度的危害,甚至引起死亡,因此在藥用、 食用時需遵從安全管理制度,盡量減少和避免因誤用誤食對人畜造成不必要的危害;在栽培觀賞時要盡量種植或放置在兒童不易接觸到的地方。
代表類群
石竹屬
食蟲類:Dianthus L.,為多年生草本,稀一年生。根有時木質化。莖多叢生,圓柱形或具棱,有關節,節處膨大。葉禾草狀,對生,葉片線形或披針形,常蒼白色,脈平行,邊緣粗糙,基部微合生。花紅色、粉紅色、紫色或白色,單生或成聚傘花序,有時簇生成頭狀,圍以總苞片;花萼圓筒狀,5齒裂,無干膜質接著面,有脈7、9或11條,基部貼生苞片1-4對;花瓣5,具長爪,瓣片邊緣具齒或隧狀細裂,稀全緣;雄蕊10;花柱2,子房1室,具多數胚珠,有長子房柄。蒴果圓筒形或長圓形,稀卵球形,頂端4齒裂或瓣裂;種子多數,圓形或盾狀;胚直生,胚乳常偏于一側。根據2022年多識植物百科數據,石竹屬有500中以上;根據中國生物物種名錄2023版本數據,石竹屬在中國有18種。
孩兒參屬
食蟲類:Pseudostellaria Pax,為多年生小草本。塊根紡錘形、卵形或近球形。莖直立或上升,有時匍匐,不分枝或分枝,無毛或被毛。托葉無;葉對生,葉片卵狀披針形至線狀披針形,具明顯中脈;花兩型:開花受精卵花較大形,生于莖頂或上部葉腋,單生或數朵成聚傘花序,常不結實;萼片5,稀4;花瓣5,稀4,白色,全緣或頂端微凹缺;雄蕊10,稀8;花柱通常3,稀2-4,線形,柱頭頭狀。閉花受精花生于莖下部葉腋,較小,具短梗或近無花梗;萼片4;花瓣無,雄蕊退化,稀2;子房具多數胚珠,花柱2。蒴果3瓣裂,稀2-4瓣裂,裂瓣再2裂;種子稍扁平,具瘤狀凸起或平滑。根據2021年多識植物百科數據,孩兒參屬約有20中;根據中國生物物種名錄2023版本數據,孩兒參屬在中國有13種。
繁縷屬
食蟲類:Stellaria L.,為一年生或多年生草本。葉扁平,有各種形狀,但很少針形。花小,多數組成頂生聚傘花序,稀單生葉腋;萼片5,稀4;花瓣5,稀4,白色,稀綠色,2深裂,稀微凹或多裂,有時無花瓣;雄蕊10,有時少數(8或2-5);子房1室,稀幼時3室,胚珠多數,稀僅數枚,1-2枚成熟;花柱3,稀2。蒴果圓球形或卵形,裂齒數為花柱數的2倍;種子多數,稀1-2,近腎形,微扁,具瘤或平滑;胚環形。根據2023年多識植物百科數據,繁縷屬約有190種;根據中國生物物種名錄2023版本數據,繁縷屬在中國有68種。
無心菜屬
學名:Arenaria L.,為一年生或多年生草本。莖直立,稀鋪散,常叢生。單葉對生,葉片全緣,扁平,卵形、橢圓形至線形。花單生或多數,常為聚傘花序;花5數,稀4數;萼片全緣,稀頂端微凹;花瓣全緣或頂端齒裂至裂;雄蕊10,稀8或5;子房1室,含多數胚珠,花柱3,稀2。蒴果卵形,通常短于宿存萼,稀較長或近等長,裂瓣為花柱的同數或2倍;種子稍扁,腎形或近圓卵形,具疣狀凸起,平滑或具狹翅。根據2021年多識植物百科數據,無心菜屬有200余種;根據中國生物物種名錄2023版本數據,無心菜屬在中國有9種。
延伸文化
石竹科中的一些植物有著豐富的文化,如香石竹,又名康乃馨,與美國的母親節有關:1910年一位女孩在她母親的忌日手捧香石竹到教堂祈禱,在當時引起了巨大的反響,反映了對母親的敬愛、關懷與思念,美國遂于1914年將每年的五月的第二個星期天定為母親節。香石竹還是五月的生辰花,不同花色的香石竹代表了不同的情感,紅色表達的是子女對母親熱烈的親情,白色表示純潔的友誼,黃色表示希望進一步發展友誼的光輝。此外,香石竹也是一些具有民族文化特征的國家的國花,如西班牙、意大利、摩納哥等。
相關研究
藥理研究
石竹科植物中存在花青素色素而不是甜菜堿,但很少從種皮中檢測到原花青素色素;存在大量的皂苷、脂肪酸衍生物、類苯、苯基丙、2-甲基-1,3-丁二烯等化合物,皂存在于植物的各個器官中,特別是在皂苷屬等的根部。此外,石竹科的幾個物種被世界各地的許多民族社區廣泛使用為傳統醫學,用于中藥的植物數量最多,根據民族藥理學研究表明,本科植物具有抗菌、抗真菌、抗病毒、抗氧化和抗炎藥的特性。
環肽研究
石竹科植物環肽研究主要集中在中國科學院昆明植物研究所周俊研究組和日本東京藥學與生命科學大學的系川教授研究組。這兩個研究組都對該科的植物環膚進行了系列研究。周俊研究員提出了環膚的系統檢測方法, 并經過不斷的總結和發展,已形成一套植物環肽成分檢測、分離和結構鑒定的有效方法。日本的系川教授研究組利用衍射技術對環肽的晶體結構進行了分析。由于環肽在石竹科植物中的含量普遍相對較少,受樣品量的限制,其生物活性的研究還不夠深入,但已有一些這方面的報道,如從孩兒參根中分離得到的一些環肽,盡管組成這些環肽的氨基酸的種類和連接順序均不一樣,卻都對酪氨酸酶表現出抑制作用。
參考資料 >
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