濒危药用植物金毛狗脊的资源现状与保育研究进展

陈东亮， 钟 楚， 密 克， 简少芬， 缪剑华， 韦坤华*， 李林轩， 郭晓云

(1.广西壮族自治区药用植物园 广西药用资源保护与遗传改良重点实验室/广西壮族自治区中药资源智慧创制工程研究中心， 广西 南宁 530023； 2.广西壮族自治区农业科学院 经济作物研究所， 广西 南宁 530007)

0 引言

金毛狗脊〔Cibotiumbarometz(L.)J. Sm.〕别名金毛狗、金毛狗蕨、金狗脊、金毛狮子、猴毛头、黄狗头等，为蚌壳蕨科(Dicksoniaceae)金毛狗属(Cibotium)多年生高大树状蕨类药用植物[1]。其干燥的根茎即为中药材狗脊(Rhizomacibotii)，具有祛风湿、补肝肾、强腰膝之功效，用于风湿痹痛，腰膝酸软，下肢无力等[2]。狗脊始载于《神农本草经》[3]，列为中品，记载为“味苦平，主腰背强、关机缓急、周痹、寒湿膝痛，颇利老人，一名百枝，生川谷”。现代药理学研究表明，金毛狗脊具有止血、抑菌、防治骨质疏松、抗癌、保肝、抗风湿、镇痛等药理活性[4]。除此之外，金毛狗脊还具有园林观赏和食用价值[5-6]。由于金毛狗脊极大的利用价值，近年来对其野生资源的开发备受关注，但在利用方面忽略金毛狗脊生长繁殖及分布规律，呈无序乱挖现状；加之金毛狗脊自身的内部致濒因子，导致其野生资源量正在不断减少，已被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约(附录II)》(CITES 2016)，同时被《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[7]。说明目前对金毛狗脊植物资源的开发和利用缺乏科学指导，且保育意识淡薄。因此，加强金毛狗脊的保育研究，了解其资源现状和濒危原因，掌握其生长发育规律、推动金毛狗脊资源的迁地保育和回归保育，减少对其野生资源的破坏，避免其资源枯竭，对实现金毛狗脊资源的可持续利用具有重要意义。

1 金毛狗脊资源现状

1.1 资源分布

金毛狗脊主产于我国云南、贵州、四川南部、广西、广东、福建、台湾、海南岛、浙江、江西和湖南南部(江华县)。生于山麓沟边及林下阴处酸性土上。印度、缅甸、泰国、印度支那、马来亚、琉球及印度尼西亚都有分布[1]。为全面了解中药狗脊的资源及使用现状，杨成梓等[8]从2011年开始，历时5年，通过文献调查、实地调查、质量评价等方法，对我国主要狗脊产区的资源分布、面积、蕴藏量及质量评价作了长期深入的研究，认为中药狗脊均来自于野生资源，主要分布于福建、广西、贵州、云南、广东、湖南、江西、四川、重庆、浙江等地，总面积约7 000 hm2，蕴藏量5 000 t以上，年产狗脊850 t以上。目前狗脊的年使用量约为800 t，野生资源能较好地满足药用，产销基本平衡，药材价格基本稳定。杨成梓等[8]研究认为，虽然目前狗脊的资源基本能满足用药需求，但其野生资源受环境影响正逐年减少。余德会等[9]于2018年采用线路法、样方法和最小面积法相结合，对位于贵州省黔东南州中部的雷公山自然保护区内珍稀蕨类植物金毛狗脊资源量和生境进行调查表明，金毛狗脊分布面积为46.16 hm2，共有2 583株，种群结构以1年生植株最多，处于增长型；金毛狗脊群落中有46科68属77种，以单科单种占主要优势。

1.2 资源药用品质

从各地调查取样及市场抽样结果显示，所采集狗脊药材基本符合药典要求，但市场销售饮片的合格率仅为56. 4%，市场流通饮片质量参差不一，应进一步规范加工方法，保证用药的安全有效。

2 金毛狗脊资源致濒因子

2.1 内部因子

2.1.1 根系不发达 由于金毛狗脊是树状蕨类植物，其地上部分比普通蕨类植物高大，因而需要消耗的水分和无机营养也比普通蕨类植物多，而担负植株水分和无机营养供给的地下部分却和普通蕨类植物一样，是柔软纤细、入土很浅的不定根，这种根系的吸收和运输能力有限，对金毛狗脊植株的生存能力是一种先天的限制[10]。

2.1.2 环境适应能力差 金毛狗脊对生长环境要求较为苛刻，喜温暖、潮湿、荫蔽的环境，畏严寒，忌直射光照射。空气湿度宜在70%～80%，生长适温16～22℃，宜在山麓沟边及林下阴处酸性土上生长。尽管金毛狗脊分布范围广，但种群却少而小，且零星分散、相互隔离，不利于种群生存和繁衍。

2.1.3 自然繁殖率低 金毛狗脊在自然状态下主要有孢子繁殖和分蘖繁殖2种方式，但由于孢子繁殖在经历配子体和孢子体2个阶段时易受各种生态因子和人为因素的影响而导致繁殖率低。同时，金毛狗脊自然状态下产生的分蘖数量有限，且分蘖繁殖的本质只是无性系遗传物质的转移而不能产生有益变异，长期的分蘖繁殖会导致后代生活力下降，必然会给种群的延续造成巨大威胁[11]。

2.2 外部因子

2.2.1 野生资源过度且无序采挖 据张祖荣等[11]对重庆地区金毛狗脊野生资源调查发现，改革开放后，随着生活水平的不断提高和市场经济的迅速发展，对金毛狗脊的需求量也越来越大，私挖乱采现象严重，进一步增加金毛狗脊野生资源灭绝的风险。杨成梓等[8]于2011—2015年对我国主要狗脊产区的资源调查发现，在四川峨眉山等地随处可见路边兜卖金毛狗脊情况，造成当地资源急剧减少；但在江西、广西等地生长20年左右的人工杉木林或马尾松林内，却存在大量的金毛狗脊无人采挖的情况。说明目前人们是在忽略金毛狗脊生长繁殖及分布规律的状态下对其进行无序乱挖。

2.2.2 生长环境被破坏 人类频繁的工业活动对金毛狗脊野生生态环境造成严重破坏，极大威胁了金毛狗脊的生存和繁衍。

3 金毛狗脊资源保育方法

内因和外因的共同作用加剧了药用植物金毛狗脊的濒危程度。因此，研究濒危药用植物金毛狗脊的就地保育、迁地保育和回归保育对其可持续利用具有重要意义。

3.1 迁地保育

植物迁地保育是指把植物活体、器官和组织等转移到自然生境之外来繁育生长的一种保育方式，是植物多样性保护的重要补充手段[12]。对于以残存种群或由于自然、人为因素造成生境条件已经发生改变的濒危物种而言，迁地保育是必要且最为有效的措施。药用植物园、药用专类园、药用植物种质圃等是目前开展药用植物迁地保育的主要单位。将自然生境的药用植物物种转移到可控条件的地区保存，能方便地研究药用植物的遗传、繁殖、生长发育规律，提取药用植物有效成分，研究药用植物药效的形成与维持规律。这些规律对药用植物保育起基础支持作用。

3.1.1 引种驯化 野生植物变家种是实现野生药用植物资源有效保护和可持续利用的有效途径。里二等[13]率先对金毛狗脊的人工栽培方法及采收加工进行了研究，但方法较为粗略，缺乏效果评价方面的深入研究。翁振翔[14]研究了金毛狗脊植株的块茎在原生境腐殖土和MS培养基中的繁殖技术，结果表明，使用原生境腐殖土来栽培金毛狗脊植株是可行的，涂草木灰的效果相对较好。吴文和等[15]从基质配置、分株、栽植、苗床管理及繁殖环境的管理等方面较为完整地总结了金毛狗脊的人工栽培技术，为金毛狗脊的人工栽培提供理论及实践参考。目前，金毛狗脊的人工栽培技术尚处于摸索完善中。

确定中药狗脊的基原种是药用植物金毛狗脊引种的首要关注点。《中华人民共和国药典》(2020版)[2]规定，中药狗脊的基原植物为蚌壳蕨科植物金毛狗脊﹝Cibotiumbarometz(L.)J. Sm.﹞。引种时容易和单芽狗脊蕨(Woodwardiaunigemmata(Makino)Nakai)混淆，引种时应注意区分。

植物引种驯化时需注意引种地与其原生环境的相似性。雷胜勇[16]对环境因子分析发现，金毛狗脊群落通常位于东北或西北坡向的水沟边，土壤为酸性，土壤含水量和郁闭度较高；环境因子主成分分析结果表明，土壤含水量、含氮量、含钾量和类型、海拔、郁闭度、坡向和坡度可以大致反映影响金毛狗脊群落的环境因子；TWINSAPN(双向指示种)分析表明，区域相近的金毛狗脊群落较为相近，金毛狗脊的主要伴生物种为镰羽复叶耳蕨、芒萁、里白、大叶排草、荩草和山姜；DCCA(去势典范对应)分析表明，土壤含水量和海拔高度对金毛狗群落的影响较为显著；金毛狗脊群落的物种多样性相似度较高，土壤有机质含量对物种多样性的影响较为显著。综合看，环境因子中土壤含水量、含氮量、含钾量、有机质含量和海拔等对金毛狗脊群落和形态多样性具有较大的影响。

3.1.2 繁育方式 金毛狗脊繁育有常规孢子繁育、分株繁育和无菌离体繁育3种方式。

1) 常规孢子繁育。金毛狗脊孢子产量大、易保存、繁殖系数大，以土壤为育苗基质，成本低且操作简单，幼苗对环境适应性强，移栽后能很快恢复生长。郭治友[17]研究金毛狗脊的孢子繁殖发现，用经过灭菌处理的酸性腐殖土作为基质，在自然光照和温度条件下培养孢子体可快速批量生产出金毛狗脊种苗，但该方法未介绍其成苗率。张祖荣等[18]从重庆缙云山采集金毛狗脊孢子，消毒后分别播种于未经消毒和经过消毒处理的腐叶土、混合土和原生境土3种培养土上，在保证水分条件下通过单因子试验研究不同培养土、温度(自然温度、昼夜变温和昼夜恒温)和光照(自然光照、白天光照和昼夜光照)对金毛狗脊孢子繁殖的影响，结果表明，培养土以未经消毒的原生境土最好，光照条件以自然散射光照最好，温度条件则以当地自然温度最好；原生境土作为移栽基质可获得较高幼苗成活率(达76.0%)，但所有繁殖条件下金毛狗脊孢子繁殖从配子体到孢子体的转化率均很低，最高的仅12.8%。可见，从配子体受精到孢子体形成是金毛狗脊孢子繁殖过程的关键。蒲立立[19]研究认为，在25℃、2 000～2 500 lx光照12 h条件下进行培养，金毛狗孢子萌发和配子体发育状况均最好；混合土(营养土︰腐殖土︰沙=1︰1︰1)是金毛狗脊孢子萌发和配子体发育的理想基质。郑听等[20]研究不同基质和营养液对金毛狗脊孢子萌发与幼苗生长的影响，结果表明，用沃施园艺通用培养土作为基质有利于原叶体和孢子体形成，够促进配子体生长，明显缩短原叶体形成时间，加快幼孢子体生长；使用兰花基质种植金毛狗脊幼苗时幼苗新叶数最多，平均叶长和叶宽最大；使用兰花基质和沃施园艺通用培养土种植时金毛狗叶数、叶长和叶宽无显著差异，说明2种基质都比较适于金毛狗脊幼苗种植，而使用田土和烤烟基质种植时金毛狗长势较差；以珍珠岩为基质种植金毛狗幼苗时，各营养液间叶数、叶长和叶宽均无显著性差异，长势较好，显著优于对照，说明花卉植物营养液、景美通用家庭园艺营养液、通用营养液以及云大中天植物营养液对金毛狗脊幼苗生长有较好的促进作用。

2) 分株繁育。除用孢子进行有性繁殖外，金毛狗脊还可通过根状茎进行无性繁殖即分株繁殖产生新的植株。分株繁殖具有操作方便、方法简单、管理粗放且能在短时间内成苗的特点，繁殖方法经济有效。吴文和等[15]认为，将野生金毛狗脊植株分切成2～3株，每株带有一定数量的不定根和叶片，对叶片进行适当修剪有利于成活；分株时于切口处涂上草木灰可杀菌及防止切口处受到感染，促进切口愈合，且草木灰矿物质含量高，有利于块茎生长吸收。蒲立立[19]对金毛狗脊分株繁殖技术研究发现，金毛狗脊分株繁殖最佳时期是3月初，成苗率高达83.33%，长势好；4月初气温偏高，植物新陈代谢快，有机物积累较少并且切口不易愈合；选取长为21～30 cm或粗3～6 cm的根茎分株时，成苗率较高；根茎长度在31～40 cm或粗11～14 cm时成苗率低。因此，在进行金毛狗脊分株繁殖时，选择合适规格的根茎，有利于金毛狗脊的成活和生长。苏钰琴等[21]选取金毛狗脊带叶柄的根茎和带生长点的根茎浸泡于植物激素中，研究金毛狗脊分株繁殖效果，结果表明，金毛狗脊分株繁殖最佳方法是将块茎切成带顶芽的根茎，切块大小为10 cm，用浓度为150 mg/L的NAA浸泡10 min，生根率为72%；或用浓度为300 mg/L的IBA浸泡10 min，生根率为71%。

3) 无菌离体繁育。目前，金毛狗脊无菌离体繁育均以孢子为外植体，因此其无菌离体繁育的本质为孢子繁育。影响蕨类植物无菌培养的因素主要包括光照、温度、无机盐、糖类、贮藏时间、激素类物质等。李雪等[22]以孢子为外植体进行金毛狗脊无菌离体培养技术研究，建立金毛狗脊植株再生技术体系：孢子采用2%次氯酸钠消毒10～12 min获得无菌材料最佳；孢子萌发受培养基盐离子影响很小，其平均萌发率为91.25%；形成原叶体需60～90 d；原叶体诱导孢子体最佳培养基为1/10MS，生成孢子体需80～110 d。孢子体增殖培养基1/4MS+KT 2 mg/L+NAA 0.1 mg/L+蔗糖30 g/L+卡拉胶4.5 g/L，pH 5.8；生根培养基为MS+0.1% AC+蔗糖30 g/L+卡拉胶4.5 g/L，pH 5.8；植株经5～7 d炼苗后洗净根部培养基，移栽于基质为泥炭∶珍珠岩∶河沙∶苔藓=4∶1∶1∶1的穴盘中，在湿度80%～95%，光强1 000～2 000 lx，温度22～28℃的环境下生长6周后成活率达98.67%。王益和[23]研究发现，添加有2 mg/L GA的MS培养基(pH 6.5)有利于孢子萌发和原叶体形成；添加2 mg/L NAA或2 mg/L 2，4-D的马铃薯培养基(pH 7.0)有利于孢子体形成，并且生根多，有利于壮苗培育。蒲立立[19]采用正交设计试验研究不同浓度无机盐、蔗糖、GA3、6-BA和IAA对金毛狗脊孢子萌发和配子体发育的影响，结果表明，在金毛狗脊孢子萌发、配子体发育和幼孢子体形成一系列过程中，需要的无机盐、蔗糖、GA3、6-BA和IAA浓度不一致，以1/8MS+3%蔗糖+0.04 mg/L 6-BA+0.02 mg/L IAA培养基为金毛狗脊孢子萌发的最佳培养基，1/2MS +3%蔗糖+0.04 mg/L GA3+0.04 mg/L 6-BA是实现金毛狗脊配子体向孢子体转化的理想培养基。

3.2 回归保育

回归保育也称再引入，是将人工繁殖体重新放回适合其生存的野生环境中，重建较为完善的生态系统，提高生态系统生物多样性及群落稳定性，建立可自我维持的种群，是基于迁地保护的种质保存和种苗繁育技术的一种珍稀濒危植物保育方式，是联系迁地保护与就地保护的重要桥梁，也是迁地保护的珍稀濒危植物的最终归宿[24]。金毛狗脊的回归保育须根据其生长发育规律、野生原种适生环境及濒危原因综合考虑回归保育的类型、种苗质量和最佳回归时机、回归适宜区域的选择及回归野外后的管理和监控等方面，以制定适宜的回归保育方案。

3.2.1 回归保育类型 回归保育主要有增强回归、重建回归和引种回归3种类型[25]。增强回归是在原有种群基础上，通过回归增加物种数量；重建回归即选择原来有分布但现在已经消失的生境对物种进行种植，其目的是通种群的释放与管理，扩大物种的分布范围；引种回归是将物种回归到合适的生境中，而不清楚该生境原来是否有回归物种的分布。由于金毛狗脊在我国地理分布较广，遍及我国18个省、自治区和直辖市[26]，但有些分布区原有种群数量减少或整个种群消失。因此可通过增强回归在原有种群基础上，增加金毛狗脊种群数量；通过重建回归重新释放金毛狗脊群体，回归到原种群已消失的分布区，以恢复原有金毛狗脊分布范围。考虑到金毛狗脊资源现状及回归保育的资金和人力投入，对于主要分布区的金毛狗脊野生资源只须要限制乱采乱挖现象，保证现有资源正常更新和繁殖即可，至于引种回归则意义不大。

3.2.2 适宜区域选择 回归保育适宜区域的选择必须根据回归物种的生长发育规律、野生原种适生环境及濒危原因综合考虑。金毛狗脊生长于我国亚热带和热带地区，年平均气温14～17℃，1月平均气温3～6℃，7月平均气温24～28℃，年降水量1 100～1 300 mm，亚热带湿润温暖气候最适于其生长。金毛狗脊喜酸性土壤，在红壤、黄壤上均可生长，聚集丛生，生于海拔250～960 m以下的中山、低山的下部及溪沟，河谷两侧向上延伸一般不超过20 m，坡度10～60°。对适宜度要求极高，金毛狗脊是酸性土指示植物，栽培成活与否，很大程度上依赖于苗床土壤的适宜程度。苗床土壤首先要满足偏酸性，pH 4.5左右[27]，金毛狗脊主要分布于亚热带及热带地区灌木林下或温湿草坡沟边地带，这些地方的土表落叶层厚、腐殖质含量高，其原生境土壤具有肥沃疏松、有机质含量高的特点。在进行金毛狗脊回归区域的选择时应优先选择与其野生原种生境特点相似的区域。为便于金毛狗回归保育的实施及后期的管理和监控，最好选在国家或各地方自然保护区、国有林场等区域内。

3.2.3 种苗繁育 药用植物跟一般非药用植物不同，在回归保育的同时要尽量保留其野生原种的生物学特性及其药效遗传特性。虽然通过常规孢子繁育、分株繁育和无菌离体繁育3种繁育方式都可获得金毛狗脊实生苗，但由于回归野外，除种苗用量大外还要求能较好地保持其遗传特性。而常规孢子繁育在经历配子体和孢子体阶段时，容易受到各种生态因子和人为因素的影响而导致繁殖失败；分株繁育虽具有操作方便、方法简单、管理粗放并且能在短时间内成苗的特点，但其繁殖体是从野生原植株上机械分离下来，不但对原野生植株有所损伤，而且数量有限。可见常规孢子繁育和分株繁育均无法满足回归所需大量种苗的要求。而金毛狗脊孢子无菌离体繁育不但有充足的外植体(孢子)来源，繁殖系数大，可规模化育苗，培养条件人为可控，不受季节更替的限制，而且能较好地保持其遗传特性。因此，建议通过无菌离体繁育的方式来获得金毛狗脊回归种苗。种源要求为金毛狗野生原种，苗木必须健壮无病虫害，以保证正常生长和避免对回归生境的危害。无菌苗的继代次数不宜太长，若在人工条件下已经繁殖多代，会由于不易去驯化而失去一定的繁殖和自卫能力，导致难以适应野外恶劣环境而无法生存。无菌离体繁育的具体方法可参照李雪等[22]建立的金毛狗脊植株再生技术体系进行。

3.2.4 移栽 金毛狗脊移栽时间在早春为宜，选阴天移栽为最佳。选择长势良好、株高10～15 cm、根系发达、无污染的健壮植株进行定植。定栽时宜选择带基质移栽，以利成活。覆土后注意压实，并浇足定根水，使根系及基质与土壤紧密结合。覆土不宜过深或过浅，过深不利于根系生长，过浅则易导致幼苗干死，控制在5～8 cm为宜。

3.2.5 后期管护与监测 定植后10～20 d，若无自然降雨则人工浇水1次，若发现有死苗须及时补植。注意防旱并勤除草松土，保持土壤湿润透气，松土宜浅，以防伤主根。成活后减少浇水，以促进幼苗根系入土伸长、增粗，控制幼苗徒长。同时注意排水，特别是在雨季和秋末，防止根系外露和烂根。待植株健壮生长后每隔半年清除缠绕的枝蔓。

4 小结与展望

一系列内因和外因的共同作用加剧药用植物金毛狗脊的濒危程度，为实现对金毛狗脊资源的可持续利用，对药用植物金毛狗脊的保育学研究与实践势在必行。药用植物的保育不同于一般植物，不仅要保护其野生原种免于濒危或灭绝，而且要注意保持其药效不丧失。保护物种需要研究种群的生活条件和干扰对其生存能力的影响，保护药效需要研究药效成分积累动态及各种环境和遗传因子对成分积累的影响[28]。通过封禁、轮采及人工管理等就地保育手段可实现对金毛狗脊原始种群及生境的有效保护，从而为迁地保育的原始材料来源提供保障，为回归保育的生境选择提供实体参考。而通过迁地保育能方便研究金毛狗脊的遗传、繁殖、生长发育规律，提取其有效成分，研究其药效的形成与维持规律。

药用植物需要在特定的环境下才能合成或积累药用活性成分，有些药用植物离开原生境其药效也会下降或消失。因此最终还需通过回归保育，将人工繁殖体重新放回适合其生存的野生环境中，以增加金毛狗脊野生种群的数量，扩大野生资源分布范围，重建较为完善的生态系统，提高生态系统生物多样性及群落稳定性，使其“源于自然，归于自然”。此外，为保护金毛狗脊现有种群和将来回归种群的生长和正常繁殖，当地政府和国家相关部门应加大对其分布区的监管力度，以巩固其保育成果，最终实现对金毛狗脊资源的可持续利用。最后，还需对金毛狗脊保育效果进行评价与反馈，了解保育策略实施后其分布区域、蕴藏量、年允采量、市场供应量等是否有所增加，是否能保持其原有的遗传特征、化学特征和药效特征等。