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天南星科
來源:互聯網

天南星科(Araceae)是維管植物門(Tracheophyta)木蘭綱(Magnoliopsida)下的一個世界性的大科,截止到2018年,科內有125屬3750余種植物,分布于熱帶亞熱帶,尤以熱帶分布較多,占百分之九十以上,極大多數的屬不是限于東半球,即是限于西半球。目前在中國截止到2023年,有天南星科植物40屬278種。

天南星科植物一般為草本植物,部分種類具球莖,少數為木本或藤本植物。該科植物最特殊之處在于其“佛焰花序”,它具有一肉質、粗壯的花序軸,通常呈直立狀,其上密生兩性或單性小花,稱為肉穗花序。肉穗花序的基部有一片似葉狀的總苞片,稱為佛焰苞,花后結肉質漿果,多數生于陰濕環境,喜溫暖、濕潤和蔭蔽環境,抗寒力較低,栽培以微酸性、疏松、肥沃、排水良好的砂質壤土為好。

天南星科植物是一種重要的自然資源,有著廣闊的藥用、食用、觀賞、經濟和生態保護等方面的開發利用前景。該科種類的50%以上為藥用植物,如菖蒲(Acorus calamus L.)、天南星(Arisaema heterophyllum Blume)、半夏(半夏屬 ternata(Thunb.) Breit.)、千年健(Homalomena occulta (Lour.)Schott)都是歷史悠久的常用中藥;芋屬、蘑芋屬的塊莖常供蔬食,也可代糧,或用作工業上的糊料;大薸(Pistia stratiotes L.)則是產量高、放養容易、營養價值高、適口性好的優良水生飼料;同時該科中引進的種類通常作熱帶庭園的觀賞植物,具有很高的觀賞價值,在觀賞園藝上占有相當重要的地位。

植物學史

截止到2018年,天南星科共計有125屬3750余種。在歐洲早于1707~1778之前,就有不少植物學家描述過歐洲的一些天南星科植物,如植物學家L. Fuchs、R. Dodoens、J. Ray等,他們把當時所知的天南星科植物歸為同一類植物。其中法國的植物學家J. P. de Tourefort他認為這個科的特征是一朵具單一花瓣的花,其原因是他把佛焰苞看作花瓣,把布滿許多小花的肉穗花序看作是“不正常”的雌雄蕊,通過這個特征把分布于歐洲的天南星植物(海芋屬Arum、 龍線屬Dracunculus和鼠尾南星屬Arisarum 3個屬)組合為一個沒有科名的“class”。Tourefort的思路甚至影響到分類學之父的卡爾?馮?林奈,使其在他的“物種 Plantarum”中僅記載了26種天南星科植物,分別屬于龍蓮屬(Dracontium L.)、疆南星屬(Arum L.)、石柑屬(Pothos L.)和水芋屬(Calla L.)4個屬,在“Genera Plantarum”中增加了大屬(Pistia L.),在“Species Plantarum”第2版中也僅增至36種,分類種類較為局限。

直到1789年由植物學家A.L. De Jussieu提出Araceae作為天南星科的正式合法科名。但由于當時有關歐洲以外的天南星科植物資料很少,他的Araceae科也僅包括很少幾個分布較廣的小屬。隨后經過長期研究,19世紀20年代,從Schott開始對天南星科的系統研究得以突破,獲得了長足進展。從19世紀20年代至今80多年時間中,世界各地的天南星科分類學家利用多種方法和手段對天南星科進行了研究,如解剖學方面、植物化學方面、細胞學、孢粉學以及分子系統學方面都有學者研究,從而豐富了天南星科植物各分支學科資料的積累,為其分類系統的改進提供了有價值的資料。

中國最早有關天南星科植物的記載,始于本草書籍。西漢時期的《神農本草經》就記載了虎掌(Pinellia pedatisecta),金錢蒲(Acorus calamus)和半夏(Pinellia ternata)3種天南星科植物;南北朝梁代(公元502~549),陶弘景的《名醫別錄》記載了2種不同生境的香蒲。此后,中國歷代本草著作相繼增加了一些天南星科的藥用植物,如金錢蒲、石菖蒲、象頭花(天南星屬 franchetiana)、細葉姑婆芋海芋屬 odora)、千年健(Homalomena occulta)、大薸(Pistia stratiodes)等。近代從19世紀20年代至今80多年時間中,隨著世界各地的天南星科分類學家的研究,日本人Hayata,Masamune在第二次世界大戰之前,先后發表了一些關于產自臺灣的天南星科植物的文章。到1979年,中國學者李恒在中國植物志天南星卷第一次對全中國的天南星科植物進行了系統的研究。緊接著海南植物志第4卷,臺灣植物志第5卷都記述了各自省區的天南星科植物。此后,中國各省區的地方志都有天南星科植物的記述。

物種起源

起源地

天南星科廣泛分布于全世界,主要原產于熱帶地區及西印度,最大的屬安祖瑞屬(Anthurium)500種,次為喜林芋屬(Philodendron)275種均產熱帶美洲、西印度群島;少數產于亞洲東南部。據研究表明天南星科發源地是熱帶亞洲,熱帶亞洲除印度半島外獨有24個特有屬,包括石柑亞科、龜背竹亞科的原始古老屬;熱帶美洲則是本科的多樣化中心(含1350余種),92%以上產于熱帶。其中菖蒲屬的現代分布型雖然屬北溫帶,但研究認為它是一個起源于亞洲熱帶的溫帶屬。

起源時期

天南星科為一個起源于亞洲熱帶的世界性大科,其中有的屬和大多數亞科都能跨越重洋,分居在不同的海島和大陸,例如曲籽芋屬(CyrtosPerma)等可以同時分布在熱帶亞洲、熱帶非洲和熱帶美洲;魔芋屬(Amorphophallus)等分布在熱帶、亞熱帶。這些分布型表明天南星科從起源地向舊世界各大陸,進而向南美洲的遷移和擴散應在新、舊大陸完全脫離之前,即天南科成員從亞洲傳播到美洲、非洲和大洋洲只能是在第三紀以前。同時再進一步的研究中表明天南星科跨新舊大陸分布的屬都不是最原始的亞科成員,因此,天南星科的起源時期至少可迫溯到晚白堊紀。

目前到2019年,中國科學院西雙版納熱帶植物園博士后Shookling Low博士等研究者通過采自西藏自治區中部晚漸新世地層中的具有保存完好的果序及種子的似浮萍葉(Limnobiophyllum)新種,研究發現其性狀演化的重建確定了Limnobiophyllum具有真天南星亞科及浮萍亞科的過渡性狀,尤其是果序性狀,同時利用天南星科42個代表種的57個分類性狀及分子序列的研究結果表明,Limnobiophyllum與卡班葉(Cobbania)是姐妹類群,其中卡班葉——Cobbania ( Lesq. ) Stockey et al. 是在中國黑龍江省嘉蔭晚白堊世中——晚期頗具代表性的水生草本被子植物門,這一研究報道則是對于了解天南星科的性狀演化起源歷史有重要的意義,進一步驗證天南星科的起源時期至少可迫溯到晚白堊紀的結論。

分類歷史

歐洲不少植物學家早在林奈(卡爾?馮?林奈,1707~1778)之前就描述過歐洲的一些天南星科植物,如 L. Fuchs、R. Dodoens、 J. Ray等,他們把當時所知的天南星科植物歸為同一類植物。法國的植物學家J. P. de Tourefort通過他所認為這個科的特征,把分布于歐洲的天南星植物組合為一個沒有科名的“class”。他的思路甚至影響到林奈,在他的“Species Plantarum” 僅記載了26種,在“Species Plantarum”第2版中也僅增至36種。而Araceae作為天南星科的正式合法科名于1789年由A.L. De Jussieu提出,但限制于當時有關歐洲以外的材料很少,他的Araceae科僅包括很少幾個分布較廣的小屬。

直到奧地利植物學家和園藝學家Heinrich Wilhelm Schott(1794~1865)的出現,他是對天南星科進行系統研究的第一人,其在1832年最早建立了天南星科的分類系統——Aroideae (Araceae) 系統,此后近170年中,天南星科的系統學研究經歷了由建立在自然相似性原理上,到利用各種綜合性狀,體現系統發育原理的分類系統的巨變。在他的論文中描述了37個屬,其中1/3的屬至今仍被采用,發表了587個新種,但由于在他的系統中沒有應用進化原理,而是根據自然相似性進行分類,所以Schott的系統演化觀念沒有被后來的天南星科系統學家所接受。當時(19世紀中期),致力于世界范圍的天南星科研究的除Schott,同代人還有K. S. Kunth,他發表和組合了134個種;德國人K. L. Blume研究了亞洲天南星;O. Kuntze從宏觀上研究了天南星科與其他科的關系;K. Koch基于柏林植物園栽培的天南星科植物,描述了很多新種,這都為后來的研究者打下基礎。

隨后對天南星科分類做出轉變貢獻的是德國植物學家Adolf Engler(1844~1930),他與Schott同時生活了21年,在Schott去世后接著對天南星科屬上等級和屬種進行了多次修訂,并于1920年發表了他的最終的分類系統——Araceae系統。該系統分為亞科Subfamily、族Tribus、亞族Subtribus、屬Genus5個階層,共含9個亞科30個族14個亞族108屬,這一著作是世界上天南星研究中一部經典參考書,他提出的分類系統是20世紀被廣泛引用的天南星科系統。1982年,美國學者Nicolson又將這個系統作了適當的修正和補充;1991年,德國人J. bogner和美國人D. H. Nicolson對Engler系統作了進一步的修訂,再一次發表了分亞科檢索表和各亞科的分族到分種的檢索表。

在中國,關于天南星科分類研究的中國植物志第13卷第2分冊(包括天南星科和浮萍科)于1979年出版。由于在20世紀70年代時,中國天南星科的研究才剛剛起步以及其他各種原因,其分類系統采用了系統層次較簡的Hutchison系統排列,包括11個族,共29屬。中國天南星科植物志出版后,隨著國際上相關研究工作的深入,屬種的數目都有較大的變動,種以上等級的排列變為按照Mayo等的系統順序處理。目前在中國天南星科的下級分類主要為:菖蒲族Trib. Acoreae Engl.,花燭族Trib. Anthurieae Engl.,天南星族Trib. Areae Engl.,水芋族Trib. Calleae Engl.,芋族Trib. Colocasieae Engl.,花葉萬年青族Trib. Dieffenbachieae Engl.,臭族Trib. Dracontieae Hutch.,刺芋族Trib. Lasieae Engl.,龜背竹族Trib. Monstereae Engl.,喜林芋族Trib. Philodendreae Schott.,大薸族Trib. Pistieae Hutch.,石柑族Trib. Pothoeae Engl.,磨芋族Trib. Pythonieae Benth. et Hook. f.,千年健族Trib. Richardieae Schott.。

形態特征

天南星科植物為多年生常綠或落葉草本,大多陸生,極少為浮水植物,也有攀援灌木。

地下部分具塊莖或伸長的根狀莖,富含苦味水汁或乳汁。

葉單1或少數,有時花后出現,通常基生,如莖生則為互生,二列或螺旋狀排列,葉柄基部或一部分鞘狀;葉片全緣時多為箭形、戟形,或掌狀、鳥足狀、羽狀或放射狀分裂;大都具網狀脈,稀具平行脈(如金錢蒲屬 Acorus)。

花小或微小,常極臭,排列為肉穗花序;花序外面有佛焰苞包圍。花兩性或單性。花單性時雌雄同株(同花序)或異株。雌雄同序者雌花居于花序的下部,雄花居于雌花群之上。兩性花有花被或否。花被如存在則為2輪,花被片2枚或3枚,整齊或不整齊的覆瓦狀排列,常倒卵形,先端拱形內彎;稀合生成壇狀。雄蕊通常與花被片同數且與之對生、分離;在無花被的花中;雄蕊2-4-8或多數,分離或合生為雄蕊柱;花藥2室,藥室對生或近對生,室孔縱長;花粉分離或集成條狀;花粉粒頭狀橢圓形或長圓形,光滑。假雄蕊(不育雄蕊)常存在;在雌花序中圍繞雌蕊泉七屬Steudnera的一些種),有時單一、位于雌蕊下部(千年健屬 Homalomena);在雌雄同序的情況下,有時多數位于雌花群之上(犁頭尖屬Typhonium),或常合生成假雄蕊柱(如海芋屬Alocasia),但經常完全退廢,這時全部假雄蕊合生且與肉穗花序軸的上部形成海綿質的附屬器。子房上位或稀陷入肉穗花序軸內,1至多室,基底胎座、頂生胎座、中軸胎座或側膜胎座,胚珠直生、橫生或倒生,1至多數,內珠被之外常有外珠被,后者常于珠孔附近作流蘇狀(金錢蒲屬),珠柄長或短;花柱不明顯,或伸長成線形或圓錐形,宿存或脫落;柱頭各式,全緣或分裂。

果實和種子

果為漿果,極稀緊密結合而為聚合果隱棒花屬Cryptocoryne);種子1-多數,圓形、橢圓形、腎形或伸長,外種皮肉質,有的上部平邑雪蘿樹狀;內種皮光滑,有窩孔,具疣或肋狀條紋,種臍扁平或隆起,短或長。胚乳厚,肉質,貧乏或不存在。

物種分布

地理分布

天南星科植物有125屬3750余種,分布區跨越赤道帶到寒溫帶的各個生態地帶,主要分布在熱帶、溫帶和亞熱帶地區,其中熱帶分布占90%以上,僅在海島地區和南美大陸有較多空白點,如大西洋的阿森松群島,夏威夷群島澳大利亞的西南部和中部,新西蘭南美洲大陸上的智利、巴達戈尼亞區都沒有天南星科原生植物。

中國有天南星科植物35屬約206種,其中98種為中國特有,4屬20種為引種栽培。天南星科植物在中國遍布南北各省,不少屬如半夏屬(Pinellia)、天南星屬(Arisaema)和芋屬(Colocasia)等都是以中國為分化中心的。全國各省區中除寧夏回族自治區、新疆、黑龍江省、北京市、天津市上海市香港特別行政區和澳門無天南星科特有種分布,其余各省均有其分布,尤其在中國西南、華南各省區的天南星科植物比較豐富,海拔分布范圍在0-4200m。

生境分布

天南星科的適生環境分為水生、中生和濕生3種類型,其中最原始的亞科(蒲亞科)和最進化的大薸亞科都是水生植物,加上水芋亞科共有三個水生的亞科,其它亞科有20個水生屬,其中楔藥宿檐屬(Hottarum)等7屬是生長在河流中的河生植物,長柄萬年青屬(Aglaodorum)等2屬是潮水帶生長的咸水植物;中生型的有半夏(半夏屬 ternata)、犁頭尖犁頭尖屬 divaricatum)、天南星(Arisaema heterophyllum)等;剩下大部分屬是沼生或濕生屬,如有金錢蒲(Acorus gramineus)、花疏毛磨芋(Amorphophallus konjac)、細葉姑婆芋海芋屬 odora)和野芋(Colocasia antiquorum)等。熱帶地區的天南星植物絕大部分是潮濕或沼澤林的草本成分,有少部分是附生藤本。分布在熱帶非洲和地中海周圍干旱地區的種類主要是林下的濕潤環境,真正的旱生種類為數甚微,如搖錢樹(Zamioculcas zamiifolia Engl.)。

生長習性

天南星科植物生活型僅一種,均為多年生草本。因其原產于熱帶、亞熱帶溫帶地區的樹林中,因此天南星科植物大多數生于半陰的環境,不耐強光,喜溫暖、濕潤和蔭蔽環境,抗寒力較低,冬季一般要求15℃以上的溫度,否則葉面凍傷甚至落葉死亡;同時天南星科植物喜土壤濕潤,也要有一定的空氣濕度,但也有耐旱的種類,栽培土壤喜肥沃、疏松透氣,pH微酸性為宜。

繁殖方式

天南星科是僅次于蘭科具有欺騙性傳粉物種數最多的植物類群,它們主要依靠昆蟲傳粉,主要傳粉者類群有雙翅目鞘翅目膜翅目昆蟲,盡管欺騙性傳粉非常普遍的天南星科單種植物的有效傳粉者構成常比較單一,但該科植物中也存在較為泛化的傳粉系統,如臭菘屬通常能吸引種類繁多的昆蟲為其傳粉,如搖蚊科、菌蚊科、蚤蠅科果蠅科、雙翅目黃潛蠅科花蠅科等。

其科主要有5種主要傳粉策略,表現為:食物報酬型互利傳粉、氣味吸引型欺騙性傳粉、產卵場所型互利傳粉、交配場所型互利傳粉和致死陷阱型欺騙性傳粉。食物報酬型互利傳粉是:一些具有原始型和外展平面型佛焰苞兩性花的天南星科植物提供花蜜、花粉和油脂等報酬物,通過散發芳香氣味的物質來吸引膜翅目昆蟲和以花粉為食的鞘翅目昆蟲來為它們傳粉。氣味吸引型欺騙性傳粉是:多發生在具有直立寬佛焰苞和直立狹佛焰苞的物種中,引誘雙翅目昆蟲,以及食腐或尋找產卵地點的鞘翅目昆蟲。產卵場所型互利傳粉:發生在直立寬佛焰苞的物種中,雙翅目昆蟲在其形成的溫室中產卵,并在此過程中為雌花授粉。而交配場所型互利傳粉、和致死陷阱型欺騙性傳粉這兩種方式都是因為天南星科植物佛焰苞的存在,使得其能夠形成精巧的囚禁和致死的陷阱傳粉系統:通過花序的顏色、形狀、產熱以及花部揮發物來吸引傳粉者,其中最主要的是通過散發揮發物,如二甲基硫化物3-甲基吲哚化合物、類和苯類化合物等來模擬食物或產卵場所的信號,來吸引鞘翅目甲蟲雙翅目昆蟲,被吸引的傳粉者落入佛焰苞,佛焰苞囚禁傳粉者并迫使其停留足夠長的時間來為雌花序完成傳粉。

而通過結合系統發育重建,研究者發現天南星科傳粉策略總體演化趨勢是由泛化的傳粉系統向特化的傳粉系統演變;祖先傳粉式樣是提供花蜜等食物報酬的互利傳粉,交配和產卵場所的互利傳粉多出現于較為進化的類群如芋屬和喜林芋屬中,而欺騙性傳粉多見于最為進化的類群如疆南星屬(Arum)和天南星屬中。

栽培技術

栽培方式

常規繁殖技術

天南星科植物的常規繁殖方法有插、分株、壓條和播種繁殖等。

無性繁殖

扦插繁殖:扦插繁殖是利用枝條為插穗進行繁殖,是一種常用方法,合果芋屬(Syngonium)、龜背竹屬(Monstera)、喜林芋屬(Philodendron)等植物常用此方法進行繁殖。可在早春、晚秋休眠期,剪取1~2年生老枝或在生長期剪取當年生、發育充實、無病蟲害的半木質化嫩枝為插穗,插于細砂中,在25℃~35℃C溫度條件下生根容易。

分株繁殖:分株繁殖是最常用的繁殖方法,花葉萬年青屬(Dieffenbachia)、廣東萬年青屬(Aglaonema)、花葉芋屬(Caladium)、花燭屬(Anthurium)等植物常用此方法繁殖。 分株時間視環境條件而定,一般以3~4月氣溫在20~23℃時進行最為適宜,選擇無病害健壯的母株將其基部的蘗芽、根狀莖或塊莖(花葉芋屬和觀音蓮屬Sempervivum植物具有塊莖)分割下來,另行培育成新植株。

壓條繁殖:壓條繁殖是將未脫離母體的枝條,在接近地面處堆土或將枝條壓入土中,待其生根后,再把它從母體上分離上盆而成為獨立新植株。如合果芋屬、麒麟葉屬(Epipremnum)、龜背竹屬的植物。

有性繁殖

播種繁殖:除了以上3種無性繁殖方法以外,一些易開花結果的品種還可采用播種繁殖,如花燭(Anthurium andraeanum Linden)、觀音坐蓮(Sempervivum tectorum L.)、麒麟葉(Epipremnum pinnatum (L.) Engl.)等。但播種繁殖出來的個體多不能保持母本的優良性狀,且分化較大,所以一般不采用播種繁殖,只有在用無性繁殖不易成活時,或為了培育新品種的情況下才采用。

組培快繁技術

天南星科植物的離體培養快速繁殖的途徑常是通過器官發生、產生愈傷組織再誘導發生芽和根,或培養的組織直接誘導發生芽和根,常被用來做外植體的器官是選擇幼嫩的器官或組織,如葉片、葉柄、頂芽、側芽、莖段等。組織培養技術則不受氣候、季節和土地等環境條件限制,有助于從已有的品種中獲得無病毒植株,并可在短期內迅速增加繁殖率。所以組織培養技術已在天南星科植物生產中得到廣泛應用。

栽培管理

光照及溫度:天星科植物對光線有較強的適應性,不同光照強度下,將表現不同的外觀形態和品質,大多數要求遮陰,夏天遮陰50%~75%。生長適溫為22℃~32℃,冬天溫度不能低于5℃,尤其要注意冬季防凍、防寒等保溫措施。超過35℃的高溫可通過適當遮蔭進行降溫處理。

肥水管理:天南星科植物喜肥,生長期間要多施氮肥,一月施一次全價營養液;夏季每天充分澆水1~2次,冬天2~3天澆水一次。栽培土壤要經常保持濕潤,不能積水,否則易爛根。干旱季節應及時向葉面和周圍環境噴水,以保持空氣濕度。同時全年使用薄膜覆蓋,避免淋雨引起濕爛或病害陡然增多現象。

病蟲害防治

天南星科植物病蟲害應以預為主,治療為輔。在使用藥劑時,應多種藥劑交替使用,以免產生抗性。如有蟲為害,可用氧化樂果每隔1周噴藥1次,重復2~3次;對于真菌性病害可用甲基硫菌靈噴灑,加強田間衛生管理并注意通風降溫,對于細菌性病害可在發病初期噴農用鏈霉素等防治;病毒病害經機械或呀蟲媒介傳播,重點防治好蚜蟲。

常見觀賞屬種

花葉萬年青屬

花葉萬年青屬(Dieffenbachia)又稱黛粉葉屬,屬多年生常綠亞灌木。莖粗壯直立,高可達1.5 m,葉柔韌肥潤,全緣,橢圓形至長橢圓形,常簇生莖頂端,葉面夾雜白色或黃色的斑點、斑塊,是高雅的觀葉植物。小型品種可作盆景或盆栽,大型品種可用作地面綠化。常見的栽培品種有黛粉葉(D. Picta Schott)、乳斑黛粉葉(D. picta cv. Memoria)、大王黛粉葉(D. amoena cv. Tropic Snow)等。

廣東萬年青屬

廣東萬年青屬(Aglaonema)又稱粗肋草屬、亮絲草屬,分布于非洲熱帶印度馬來西亞的多雨林區。本屬與黛粉葉屬植物近似,但株型較小,為中、小型種,株高多在50~60cm。單葉全緣,披針形或長橢圓形,具鞘狀長柄。葉綠色,常有銀灰色或其它色彩的斑紋,葉片清秀,樸素高雅,四季常青。本屬植物置于水瓶中,無須加土,陳設于室內,長年不枯萎,是很好的常青觀賞植物。常見的栽培品種有斑馬萬年青(A. pictum cv. Tricolor)、白柄亮絲草(A. commutatum cv. Pseudobracteatum)、銀王亮絲草(A. crispum Nicols)、銀后亮絲草(A. crispum cv. Silver Queen)等。

合果芋屬

合果芋屬(Syngonium)原產美洲熱帶雨林。蔓生性強,莖節處易生氣根攀附。葉形變化很大,幼葉基之裂片左右兩側常有小型耳垂狀小葉。葉脈由葉基至葉端,整齊而平等伸展,而形成緣脈。植株四季常青,耐陰性強,適應普通居室的環境條件。容易栽培管理,生長健壯,色澤淡雅,為室內盆栽的重要觀葉植物。適于中小盆栽植,矮化為叢生植株,綠化室內外環境。常見的栽培品種有合果芋(S. podophyllum Schott)、白蝶合果芋(S. podophyllum var. albolineatum Engl.)、銀葉合果芋(S. podophyllum cv. Silver knight)、五指合果芋(S. podophyllum cv. Pink Butterfly)等。

花葉芋屬

花葉芋屬(Caladium)又稱五彩芋屬,原產美洲熱帶地區,為多年生草本植物。株高30~50cm,葉長心形,葉片大小差異較大,葉柄細長,葉面具綠、紅、粉、白、褐等色斑,色彩豐富艷麗,是家居、公共場所美化的極好觀葉植物。花葉芋適合盆栽,常見的品種有二色花葉芋(C. bicolor Vent.)、銀斑芋(C. hortulanum cv. Candidum)、白鷺花葉芋(C. humboldtii Schott)和紅浪花葉芋(C. bicolor cv. Attala)等。

海芋屬

海芋屬(Alocasia)又稱黑葉觀音蓮屬,原產亞洲熱帶地區及美洲,多年生熱帶草本。莖粗厚,短縮,大都為地下莖,稀上升或為直立地上莖,密布葉柄痕;葉形多種,有盾形、箭形、戟形、心形及卵形等,葉片肥大,晶瑩可鑒,形成風格獨特的觀葉植物。小株可用作一般盆栽,供居室陳列;大株可盆栽或地栽作園林布景,形態宏偉,極富熱帶風光。常見的品種有黑葉觀音蓮(A. indica Schott)和大葉觀音蓮(A. macrorrhiza Schott)。

龜背竹屬

龜背竹屬(Monstera)又稱龜背竹屬,原產于墨西哥哥斯達黎加等中美和南美洲地區。屬攀援灌木,大部分種類自莖發生氣根,攀附于它物,以蔓性或半蔓性生長。葉型變化大,葉兩側不對稱,全緣或羽狀裂,有的種類在中脈兩側有穿孔。龜背竹葉大形奇,長勢豪邁,是著名的觀葉植物,通常用于盆栽室內觀葉。在中國華南地區可露地栽培,用于毛石墻垣,攀附于巖壁、大型假山、樹干、棚架,別具熱帶情趣。常見品種有龜背竹(M. deliciosa Liebm.)和斑葉龜背竹(M. obliqua Walp.)。

馬蹄蓮屬

馬蹄蓮屬(Zaniedeschia),原產非洲熱帶地區及南非,生長在夏季干枯的沼澤地。屬多年生草本根狀莖粗厚,葉和花序同年抽出。葉形有多種,視種類而不同。佛焰苞的邊緣似馬蹄,形態如漏斗,樸素高雅,有紅、黃、白等色,有些還具有斑點,為春秋兩季園林中的特有素材。馬蹄蓮除用作切花、盆花外,還可扎成花束、花籃和花圈,也是花壇或花徑的材料。常見的品種有銀星馬蹄蓮(Z. albo-malulata Baill.)、紅花馬蹄蓮(Z. rehmannii Engl. )、黃花馬蹄蓮(Z. elliottiana Engl.)等。

代表物種

天南星

天南星(天南星屬 heterophyllum Blume),又名南星、半邊蓮、狗爪半夏,為多年生草本,塊莖呈球形,葉柄圓柱形,葉一片,鳥足狀分裂,佛焰苞綠色,肉穗花序兩性和雄花序單性,漿果黃紅色、紅色,圓柱形,種子黃色,具紅色斑點。天南星分布于日本朝鮮,中國;在中國除西北、西藏自治區外,大部分省都有分布,生長于海拔2700米的林下、灌叢或草地。

半夏

半夏(半夏屬 ternata (Thunb.) Ten. ex Breitenb.),別名三葉半夏、三步跳、田里心、地八豆等,為多年生草本植物,其根狀莖圓形或扁圓形,白色,多須根。葉片長圓狀橢圓形或者披針形,全緣或者有不顯著的淺波狀圓齒;葉柄基部具鞘部,鞘部及鞘部上方或葉的基部具珠芽。佛焰苞綠或綠白色,管部窄圓柱形,部長圓形;附屬器直,時有彎曲。漿果卵形,宿存花柱。半夏原產地為中國、朝鮮韓國日本奧地利德國等地有引種栽培,生于海拔2500米以下,常見于草坡、荒地、玉米地、田邊或疏林下等,為旱地中的禾本科雜草之一。

獨角蓮

禹白附(斑龍芋屬 giganteum(Engl.)Cusimano & Hett.),又名牛奶白附、禹白附、白附子等;為多年生草本植物;塊莖橢圓形或卵狀橢圓形;葉與花序同時抽出;幼葉內卷角狀,幼葉展開后呈箭形,先端漸尖,基部箭狀;佛焰苞紫色,管部圓筒形或長圓狀卵形;肉穗花序在佛焰苞內,幾無梗;花單性,雌雄同株,雄花序和雌花序分別在整個花序的上面和下面部分,中間還有一部分是不孕的無花地帶;紅色漿果。獨角蓮為中國特有,常見于海拔1500米以下的荒地、山坡、水溝旁等陰暗潮濕的地方。其塊莖干燥后可入藥,加工后的藥材名為“白附子”,具有清熱解毒之功效,能祛風痰、定抽搐痙攣,常用于中風引起的痰壅、口眼歪斜,以及偏頭痛、破傷風、毒蛇咬傷等。此外,獨角蓮植株挺拔雅致,葉綠光亮,綴以紫色斑點,果實晶瑩似炬,是觀葉觀果極好的盆栽藥材花卉。

主要用途

醫學藥用

天南星科中有50%以上為藥用植物,其中天南星(Arisaema heterophyllum Blume)、菖蒲(Acorus calamus L.)、半夏(Pinellia ternata(Thunb.) Breit.)、虎掌(Pinellia pedatisecta Schott)、千年健(Homalomena occulta (Lour.)Schott)都是歷史悠久的常用中藥,在消腫、解毒、治療蛇傷等方面具有較好的療效。如獨角蓮(斑龍芋屬 giganteum(Engl.)Cusimano & Hett.)的塊莖干燥后可入藥,加工炮制后的藥材名為“白附子”“禹白附”,可主治中風口眼歪斜,偏癱,腰腿關節疼痛、偏頭痛破傷風等也可用該藥治療;半夏(Pinellia ternata (Thunb.) Ten. ex Breitenb.)的塊莖可入藥,有燥濕化痰,降逆止嘔,消痞散結之功效,主治咳喘痰多,嘔吐反胃,胸痞滿,頭痛眩暈,夜臥不安,腫毒等。

食用營養

天南星科植物作為食品具有很高的食用營養價值。以魔芋(魔芋屬 konjac K. Koch)為例,魔芋塊莖含豐富粗蛋白質,7種必需氨基酸,主要成份是葡甘聚糖纖維素魔芋葡甘聚糖是一種低熱量、難消化的粗食纖維,具有減肥、潤腸通便等特殊作用,有助于肥胖者和糖尿病者控制飲食,是理想的低熱低脂保健食品。

園藝觀賞

天南星科植物葉形態各異,花色彩多樣,排成肉穗花序,佛焰苞色彩豐富,果色也多樣,且花期較長,在地被、盆栽觀賞、切花或插花等方面具有較好的應用前景。如獨角蓮植株挺拔雅致,葉綠光亮,綴以紫色斑點,果實晶瑩似炬,是觀葉觀果極好的盆栽藥材花卉;金錢蒲(菖蒲屬 gramineus Soland.)四季常綠,常被作為盆景植物和園林植物,被廣泛應用于城市水環境景觀設計,在中國北宋時期就被當作盆養植物用于裝飾書齋和庭院,盆石菖蒲作為文人賞玩的一種觀賞植物,盛行于北宋,流傳至今。此外,該科植物耐陰性都較強,均可在林下栽植作地被植物用。

工業用途

天南星科中的許多植物還是工業生產中的重要原料。如魔芋在食品添加劑、食品保鮮、凝膠食品、生物醫用等領域具有很大的應用潛力,也是制作面膜的優質材料;大薸(Pistia stratiotes L.)含粗纖維少、質地柔軟、營養價值高、適口性好,可作豬的優良飼料,而且易栽培,產量又高;野芋、海芋、天南星屬種類的塊莖所含有的淀粉可用于生產酒精或糊料,作為工業的替代品;菖蒲、金錢蒲2個種的根狀莖具有芳香味,可提取芳香油或生產香料等;花磨芋淀粉粘著力強,可作漿紗、造紙、瓷器或建筑等的膠粘劑。

生態保護

該科植物也對生態保護具有重要作用,如東北南星、花磨芋、半夏、細葉姑婆芋、金錢蒲、菖蒲等植物含有多種生物堿,對害蟲或其它有害生物具有毒殺等作用,可作植物性農藥使用。石菖蒲根系發達,作為一種常見的濕地植物,具有良好的水質凈化效果,能有效凈化水體、防止水土流失、增強濕地生態功能。海芋葉子能吸收甲醛,如在室內應用,可降低甲醛濃度,減輕污染等。

物種危害

物種毒性

該科植物的一把傘南星(Arisaema erubescens (Wall.) Schott)、半夏、東北南星、犁頭尖、白附子(犁頭尖屬 giganteum Engl.)等是常用有毒中藥。如犁頭尖(Typhonium divaricatum)過量食用會導致頭暈、嘔吐、舌喉麻辣等癥狀;一把傘南星對人體皮膚具有強烈的刺激作用;天南星的鮮品有毒,對口腔、咽喉及皮膚粘膜具有很強的刺激性,其中草酸鈣針晶被認為是天南星科植物中的主要刺激性成分之一,服粗制天南星會引起輕微的腎臟毒性;半夏具有強烈刺激性毒性,生食可出現中毒反應,主要表現為口舌咽喉癢痛麻木、聲音嘶啞、言語不清、血壓下降、肝腎功能損害等,最后可因呼吸中樞麻痹的死亡。

防治措施

使用該科植物時要注意防治方法:第一,可通過科學炮制或配伍減毒,如半夏、東北南星生姜,用生姜與半夏或天南星配伍,可降低半夏或天南星的毒性。第二,要控制用藥的總量,既要限制每次用藥劑量,還要限制用藥時間的長短,防止藥物在體內蓄積中毒。第三,了解該科植物中毒后的減毒方法。如梨頭尖中毒可用馬兜鈴的干燥根磨水或煎水服用以解之。其次,在臨床上使用天南星科的藥用植物前,需要把它們浸泡在硫酸鋁鉀溶液中來炮制減毒。

相關研究

劉芳等學者通過對天南星科植物化學成分的分析,主要集中在天南星屬半夏屬菖蒲屬,從中發現其生物堿主要包括:吡咯(Pyrrole)和四氫吡咯(Pyrrolidine)類、哌啶(Piperidine)和吡啶(Pyridine)類、環二肽(Cycl IC dipeptide)類、吡嗪(Pyrazine)類以及其他類型。這些生物堿類次生代謝產物經過現代藥理學實驗表明,其具有多種藥理活性,主要為抗腫瘤、心血管、殺蟲等作用。

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