珍稀濒危蕨类植物金毛狗的研究进展*

叶红环，董 燕，韩见宇，任启飞，袁茂琴，张 梅，黄凤燕

(贵州省植物园，贵州 贵阳 550004)

金毛狗 [Cibotiumbarometz(L.) J.Sm.]，又称金毛猴、狗青、百枝、金毛狗脊等，为蚌壳蕨科(Dicksoniaceae)金毛狗属(CibotiumKaulf.)多年生大型树状陆生蕨类[1]，是重要的药用植物[2]。又因其整个植株具有四季常绿的大型羽状叶、雅致清新，且根状茎和叶柄基部密被状似伏地的金毛狗的金色茸毛，形态独特，在观赏方面具有较高的经济开发价值[3-4]。该科共5属约40种，分布于热带及亚热带。其中金毛狗属约20种，分布于热带东南亚至大洋洲、夏威夷及中部美洲。我国该科仅有金毛狗1种，云南、贵州、四川、广东、福建、浙江、海南等省均有分布，生于海拔900 m以下阴湿沟谷边的酸性土壤中[5]。虽然金毛狗分布范围较广，但由于生存环境破坏严重以及人为大量采挖等因素的影响，野生资源量不断减少，已被《国家重点保护野生植物名录(第一批)》列为国家二级保护植物[6]。本文主要从金毛狗的形态特征、孢子体及配子体发育、离体繁殖、遗传多样性等方面进行综述，以期为该物种更有效的开发利用及科学保护提供参考依据。

1 金毛狗的形态特征

金毛狗根状茎粗大，棕褐色，由表皮、皮层、中柱及髓构成，表皮由细胞壁加厚的扁平细胞构成，密被金黄色的节状毛，皮层细胞中富含淀粉粒。根为不定根，结构由外向内依次为表皮层、皮层和中柱三层，表皮细胞排列紧密，向外突起形成根毛，皮层所占比例最大，中柱为原生中柱中的星状中柱，木质部位于中央，发育方式为外始式。叶片大，常为三回羽状复叶，羽片由表皮、叶肉和中柱构成，表皮外有角质层；叶肉由排列疏松体积较大的薄壁细胞组成[7]。孢子成熟后为黄色，大小约为50 μm(极轴)×52 μm(赤道轴)[8]，孢子同型，近四面体形，呈辐射对称，无周壁，近极面外观为钝三角形，有3条裂缝，缝长为孢子半径的2/3，裂缝边缘具脊状纹饰[9]。

通过对重庆市7个相对集中金毛狗居群的43个形态特征的方差分析可知，叶、根状茎等营养器官形态特征受环境因子影响大，产生的变异大，而繁殖器官孢子的形态特征受环境因子影响小，变异较小，可保证遗传信息的相对稳定[10-11]。其形态特征在个体和居群水平上均出现分化现象，但在个体水平上的分化较居群间居群水平上的分化明显[12-14]。居群内形态特征呈现小聚类群分化现象，但受土壤及乔木层透光率等因子的影响，与空间距离间的相关性不明显[15]。

2 金毛狗孢子体及配子体的发育

金毛狗成熟孢子播种约7 d开始萌发，从三裂缝处伸出的原叶体细胞与初生假根垂直，无色透明，含少量叶绿体，孢子壁宿存于原丝体基部。通过观察金毛狗配子体发育过程为由丝状体、片状体发育为心脏形的原叶体，其萌发类型为书带蕨型。孢子萌发约40 d开始从原叶体腹面的两翼下部、假根丛中及假根周围产生精子器，直径为44～51 μm。精子器形成后在原叶体腹面“U”形生长点的下方以及中肋区域形成颈卵器，直径为58～62 μm。可在受精后2周内观察到突破原叶体的幼胚，之后可见幼孢子体[8，16-19]。使用2%NaClO对孢子消毒10～12 min，平均萌发率为91.25%，且培养基中盐离子对孢子萌发影响小[20]。孢子体和配子体发育受紫茎泽兰水提液化感作用影响明显，主要表现为孢子萌发延迟、萌发率降低及抑制假根伸长，且抑制作用随着浓度升高而增强，在根、茎、叶的水提液中，以高浓度叶水提液对配子体发育的抑制作用最强[21]，且孢子萌发和配子体发育易受金毛狗群落中伴生种影响[22-23]。外源赤霉素浓度影响金毛狗孢子萌发和配子体发育，当浓度为0.01 mg/L时孢子萌发率、丝状体形成率最高，且孢子萌发、原叶体形成和性器官出现的时间均最短[24]。此外，当金毛狗孢子萌发形成原叶体之后，除大部分成簇状生长，还有少部分明显加厚，其中1个原叶体的两翼边缘形成3个无配子生殖芽体，最终形成无配子生殖组培植株。但通过无配子生殖获得的植株个体、复叶及小叶比有性生殖植株小，且染色倍性为有性生殖植株的一半[8]。

3 金毛狗的离体繁殖

分株繁殖是蕨类植物的主要繁殖方式，其次是孢子育种[25]。分株繁殖具有繁殖周期短、遗传性状稳定的特点，但是受分株数量的限制，无法在短时间内获得大量的新植株。孢子繁殖除繁殖量大外，还具有易操作、成本低等特点，但是易受季节和环境因素的影响。金毛狗对生境要求特殊，尤其是在土壤和光照条件方面的适应能力较差，只有在腐殖质土和遮阴60%以上的条件下才能生存[26]。孢子繁殖过程对原生境的土壤、温度和光照3个自然因子具有较强的依赖性[27]。配子体和孢子体发育阶段是孢子繁殖的关键阶段，易受自然和人为因素的影响而导致繁殖率下降[28]。以其块茎作为外植体，探究经草木灰和NAA激素处理后分别在原生境腐殖土和MS培养基中的繁殖技术，结果显示，原生境腐殖土培养基中以涂草木灰的效果较好，涂NAA激素的块茎易产生霉菌，而MS培养基上目前无法进行金毛狗块茎组织体繁殖[29]。分株繁殖时在切口处涂上草木灰，既能防止切口感染又可为块茎的生长提供矿物质[30]。以成熟孢子为外植体，诱导孢子粉萌发分化的最佳培养基为MS+6-BA 1.5 mg/L+IBA 0.1 mg/L[31]。

4 金毛狗的遗传多样性

通过ISSR和SRAP分子标记法对分布相对集中的重庆缙云山、贵州赤水桫椤、四川长宁3个国家级自然保护区的金毛狗野生居群的遗传多样性分析结果显示，金毛狗在居群和个体两个水平上都具有较高的遗传多样性，且居群间遗传分化较大及基因交流频率低；居群的亲缘关系与地理来源相关性不显著，且从聚类结果上看，优先聚集的是生境条件相似的居群[32-33]。伍莲等采用AFLP技术对重庆市7个比较集中金毛狗居群的遗传多样性进行分析，结果表明，在居群水平存在明显的遗传多样性，且通过聚类分析可看出居群间的遗传距离受地理种源影响较为明显，表现为地理种源近的居群间遗传相似性高，遗传距离小，反之，则遗传相似性低，遗传距离大[13，34]。

5 金毛狗的化学成分及药用价值

金毛狗为重要的药用植物，以根状茎入药为主，全年均可采收，但以秋末至冬季采挖的药材质量最佳，有补肝肾、强腰膝、除风湿等功效，主治风湿骨痛、腰背痿弱酸痛、半身不遂等病症。其茸毛入药是治疗外伤出血的特效药[35]。从其地上部分和根茎中分离得到的化学成分主要有蕨素类、萜类、黄酮类、芳香族、甾体、吡喃酮类等，主要功效有止血、抑菌、防治骨质疏松、抗癌、保肝等[36-37]。目前，从其根状茎中可提取多种多糖类物质[38]，如(CBP70-1-1和CBP70-1-2)这两种新多糖能够促进骨的形成，其中CBP70-1-2还是一种潜在的天然抗骨质疏松药[39]。首次从其根茎分离得到的3(R)-去-O-甲基毛狄泼老素除了是前列腺素生物合成的抑制剂外，还抑制白血病细胞的生长[40]。采用柱色谱和高效液相色谱法首次从金毛狗脊中分离得到6-O-原儿茶酰基-D-葡萄糖(新酚苷，命名为金毛狗脊苷D)、1-O-咖啡酰基-β-D-葡萄糖、3-O-咖啡酰基-D-葡萄糖、对羟基苯甲酸4个化合物[41]。金毛狗中总黄酮含量为0.796%，且富含多种人体必需的微量元素，如Ca、Fe、Mg、Ni、Zn、Mn、Cu等[42]，其中叶黄酮提取物具有较好的抗氧化性[43]。

6 展望

金毛狗为我国单科种植物，对生长环境要求严格，只有在处于西北和东北坡土壤含水量和群落郁闭度均较高、土壤为酸性的沟谷边才能生长[44]。随着金毛狗药用、观赏、食用等价值日渐凸显为绝大多数人所知，人为私挖乱采现象严重，导致原生境破碎化和片段化，野生种群和个体数量急剧下降，已被列为国家二级野生保护植物。生境破坏严重和人为过度采挖是导致其处于濒危状态的主要原因，而并非遗传因素。因此，加强濒危植物金毛狗科学保护工作可从以下方面展开：(1)金毛狗对生长环境要求高，加大生境保护力度，才能在正常生长繁殖的情况下自然更新；(2)为保证金毛狗遗传多样性，以根状茎、叶、孢子等器官建立资源种质保存基因库，尤其是以孢子保存效果最佳；(3)建立健全相关法律法规，加强濒危植物知识的科普宣传，增强当地百姓的保护意识；(4)在保护好野生资源的基础上探索出实现金毛狗优质高产的繁殖方式。