瀕危藥用植物金毛狗脊的資源現狀與保育研究進展

陳東亮， 鐘 楚， 密 克， 簡少芬， 繆劍華， 韋坤華*， 李林軒， 郭曉云

(1.廣西壯族自治區藥用植物園 廣西藥用資源保護與遺傳改良重點實驗室/廣西壯族自治區中藥資源智慧創制工程研究中心， 廣西 南寧 530023； 2.廣西壯族自治區農業科學院 經濟作物研究所， 廣西 南寧 530007)

0 引言

金毛狗脊〔Cibotiumbarometz(L.)J. Sm.〕別名金毛狗、金毛狗蕨、金狗脊、金毛獅子、猴毛頭、黃狗頭等，為蚌殼蕨科(Dicksoniaceae)金毛狗屬(Cibotium)多年生高大樹狀蕨類藥用植物[1]。其干燥的根莖即為中藥材狗脊(Rhizomacibotii)，具有祛風濕、補肝腎、強腰膝之功效，用于風濕痹痛，腰膝酸軟，下肢無力等[2]。狗脊始載于《神農本草經》[3]，列為中品，記載為“味苦平，主腰背強、關機緩急、周痹、寒濕膝痛，頗利老人，一名百枝，生川谷”。現代藥理學研究表明，金毛狗脊具有止血、抑菌、防治骨質疏松、抗癌、保肝、抗風濕、鎮痛等藥理活性[4]。除此之外，金毛狗脊還具有園林觀賞和食用價值[5-6]。由于金毛狗脊極大的利用價值，近年來對其野生資源的開發備受關注，但在利用方面忽略金毛狗脊生長繁殖及分布規律，呈無序亂挖現狀；加之金毛狗脊自身的內部致瀕因子，導致其野生資源量正在不斷減少，已被列入《瀕危野生動植物種國際貿易公約(附錄II)》(CITES 2016)，同時被《國家重點保護野生植物名錄(第一批)》列為國家二級保護植物[7]。說明目前對金毛狗脊植物資源的開發和利用缺乏科學指導，且保育意識淡薄。因此，加強金毛狗脊的保育研究，了解其資源現狀和瀕危原因，掌握其生長發育規律、推動金毛狗脊資源的遷地保育和回歸保育，減少對其野生資源的破壞，避免其資源枯竭，對實現金毛狗脊資源的可持續利用具有重要意義。

1 金毛狗脊資源現狀

1.1 資源分布

金毛狗脊主產于我國云南、貴州、四川南部、廣西、廣東、福建、臺灣、海南島、浙江、江西和湖南南部(江華縣)。生于山麓溝邊及林下陰處酸性土上。印度、緬甸、泰國、印度支那、馬來亞、琉球及印度尼西亞都有分布[1]。為全面了解中藥狗脊的資源及使用現狀，楊成梓等[8]從2011年開始，歷時5年，通過文獻調查、實地調查、質量評價等方法，對我國主要狗脊產區的資源分布、面積、蘊藏量及質量評價作了長期深入的研究，認為中藥狗脊均來自于野生資源，主要分布于福建、廣西、貴州、云南、廣東、湖南、江西、四川、重慶、浙江等地，總面積約7 000 hm2，蘊藏量5 000 t以上，年產狗脊850 t以上。目前狗脊的年使用量約為800 t，野生資源能較好地滿足藥用，產銷基本平衡，藥材價格基本穩定。楊成梓等[8]研究認為，雖然目前狗脊的資源基本能滿足用藥需求，但其野生資源受環境影響正逐年減少。余德會等[9]于2018年采用線路法、樣方法和最小面積法相結合，對位于貴州省黔東南州中部的雷公山自然保護區內珍稀蕨類植物金毛狗脊資源量和生境進行調查表明，金毛狗脊分布面積為46.16 hm2，共有2 583株，種群結構以1年生植株最多，處于增長型；金毛狗脊群落中有46科68屬77種，以單科單種占主要優勢。

1.2 資源藥用品質

從各地調查取樣及市場抽樣結果顯示，所采集狗脊藥材基本符合藥典要求，但市場銷售飲片的合格率僅為56. 4%，市場流通飲片質量參差不一，應進一步規范加工方法，保證用藥的安全有效。

2 金毛狗脊資源致瀕因子

2.1 內部因子

2.1.1 根系不發達 由于金毛狗脊是樹狀蕨類植物，其地上部分比普通蕨類植物高大，因而需要消耗的水分和無機營養也比普通蕨類植物多，而擔負植株水分和無機營養供給的地下部分卻和普通蕨類植物一樣，是柔軟纖細、入土很淺的不定根，這種根系的吸收和運輸能力有限，對金毛狗脊植株的生存能力是一種先天的限制[10]。

2.1.2 環境適應能力差 金毛狗脊對生長環境要求較為苛刻，喜溫暖、潮濕、蔭蔽的環境，畏嚴寒，忌直射光照射。空氣濕度宜在70%～80%，生長適溫16～22℃，宜在山麓溝邊及林下陰處酸性土上生長。盡管金毛狗脊分布范圍廣，但種群卻少而小，且零星分散、相互隔離，不利于種群生存和繁衍。

2.1.3 自然繁殖率低 金毛狗脊在自然狀態下主要有孢子繁殖和分蘗繁殖2種方式，但由于孢子繁殖在經歷配子體和孢子體2個階段時易受各種生態因子和人為因素的影響而導致繁殖率低。同時，金毛狗脊自然狀態下產生的分蘗數量有限，且分蘗繁殖的本質只是無性系遺傳物質的轉移而不能產生有益變異，長期的分蘗繁殖會導致后代生活力下降，必然會給種群的延續造成巨大威脅[11]。

2.2 外部因子

2.2.1 野生資源過度且無序采挖 據張祖榮等[11]對重慶地區金毛狗脊野生資源調查發現，改革開放后，隨著生活水平的不斷提高和市場經濟的迅速發展，對金毛狗脊的需求量也越來越大，私挖亂采現象嚴重，進一步增加金毛狗脊野生資源滅絕的風險。楊成梓等[8]于2011—2015年對我國主要狗脊產區的資源調查發現，在四川峨眉山等地隨處可見路邊兜賣金毛狗脊情況，造成當地資源急劇減少；但在江西、廣西等地生長20年左右的人工杉木林或馬尾松林內，卻存在大量的金毛狗脊無人采挖的情況。說明目前人們是在忽略金毛狗脊生長繁殖及分布規律的狀態下對其進行無序亂挖。

2.2.2 生長環境被破壞 人類頻繁的工業活動對金毛狗脊野生生態環境造成嚴重破壞，極大威脅了金毛狗脊的生存和繁衍。

3 金毛狗脊資源保育方法

內因和外因的共同作用加劇了藥用植物金毛狗脊的瀕危程度。因此，研究瀕危藥用植物金毛狗脊的就地保育、遷地保育和回歸保育對其可持續利用具有重要意義。

3.1 遷地保育

植物遷地保育是指把植物活體、器官和組織等轉移到自然生境之外來繁育生長的一種保育方式，是植物多樣性保護的重要補充手段[12]。對于以殘存種群或由于自然、人為因素造成生境條件已經發生改變的瀕危物種而言，遷地保育是必要且最為有效的措施。藥用植物園、藥用專類園、藥用植物種質圃等是目前開展藥用植物遷地保育的主要單位。將自然生境的藥用植物物種轉移到可控條件的地區保存，能方便地研究藥用植物的遺傳、繁殖、生長發育規律，提取藥用植物有效成分，研究藥用植物藥效的形成與維持規律。這些規律對藥用植物保育起基礎支持作用。

3.1.1 引種馴化 野生植物變家種是實現野生藥用植物資源有效保護和可持續利用的有效途徑。里二等[13]率先對金毛狗脊的人工栽培方法及采收加工進行了研究，但方法較為粗略，缺乏效果評價方面的深入研究。翁振翔[14]研究了金毛狗脊植株的塊莖在原生境腐殖土和MS培養基中的繁殖技術，結果表明，使用原生境腐殖土來栽培金毛狗脊植株是可行的，涂草木灰的效果相對較好。吳文和等[15]從基質配置、分株、栽植、苗床管理及繁殖環境的管理等方面較為完整地總結了金毛狗脊的人工栽培技術，為金毛狗脊的人工栽培提供理論及實踐參考。目前，金毛狗脊的人工栽培技術尚處于摸索完善中。

確定中藥狗脊的基原種是藥用植物金毛狗脊引種的首要關注點。《中華人民共和國藥典》(2020版)[2]規定，中藥狗脊的基原植物為蚌殼蕨科植物金毛狗脊﹝Cibotiumbarometz(L.)J. Sm.﹞。引種時容易和單芽狗脊蕨(Woodwardiaunigemmata(Makino)Nakai)混淆，引種時應注意區分。

植物引種馴化時需注意引種地與其原生環境的相似性。雷勝勇[16]對環境因子分析發現，金毛狗脊群落通常位于東北或西北坡向的水溝邊，土壤為酸性，土壤含水量和郁閉度較高；環境因子主成分分析結果表明，土壤含水量、含氮量、含鉀量和類型、海拔、郁閉度、坡向和坡度可以大致反映影響金毛狗脊群落的環境因子；TWINSAPN(雙向指示種)分析表明，區域相近的金毛狗脊群落較為相近，金毛狗脊的主要伴生物種為鐮羽復葉耳蕨、芒萁、里白、大葉排草、藎草和山姜；DCCA(去勢典范對應)分析表明，土壤含水量和海拔高度對金毛狗群落的影響較為顯著；金毛狗脊群落的物種多樣性相似度較高，土壤有機質含量對物種多樣性的影響較為顯著。綜合看，環境因子中土壤含水量、含氮量、含鉀量、有機質含量和海拔等對金毛狗脊群落和形態多樣性具有較大的影響。

3.1.2 繁育方式 金毛狗脊繁育有常規孢子繁育、分株繁育和無菌離體繁育3種方式。

1) 常規孢子繁育。金毛狗脊孢子產量大、易保存、繁殖系數大，以土壤為育苗基質，成本低且操作簡單，幼苗對環境適應性強，移栽后能很快恢復生長。郭治友[17]研究金毛狗脊的孢子繁殖發現，用經過滅菌處理的酸性腐殖土作為基質，在自然光照和溫度條件下培養孢子體可快速批量生產出金毛狗脊種苗，但該方法未介紹其成苗率。張祖榮等[18]從重慶縉云山采集金毛狗脊孢子，消毒后分別播種于未經消毒和經過消毒處理的腐葉土、混合土和原生境土3種培養土上，在保證水分條件下通過單因子試驗研究不同培養土、溫度(自然溫度、晝夜變溫和晝夜恒溫)和光照(自然光照、白天光照和晝夜光照)對金毛狗脊孢子繁殖的影響，結果表明，培養土以未經消毒的原生境土最好，光照條件以自然散射光照最好，溫度條件則以當地自然溫度最好；原生境土作為移栽基質可獲得較高幼苗成活率(達76.0%)，但所有繁殖條件下金毛狗脊孢子繁殖從配子體到孢子體的轉化率均很低，最高的僅12.8%。可見，從配子體受精到孢子體形成是金毛狗脊孢子繁殖過程的關鍵。蒲立立[19]研究認為，在25℃、2 000～2 500 lx光照12 h條件下進行培養，金毛狗孢子萌發和配子體發育狀況均最好；混合土(營養土︰腐殖土︰沙=1︰1︰1)是金毛狗脊孢子萌發和配子體發育的理想基質。鄭聽等[20]研究不同基質和營養液對金毛狗脊孢子萌發與幼苗生長的影響，結果表明，用沃施園藝通用培養土作為基質有利于原葉體和孢子體形成，夠促進配子體生長，明顯縮短原葉體形成時間，加快幼孢子體生長；使用蘭花基質種植金毛狗脊幼苗時幼苗新葉數最多，平均葉長和葉寬最大；使用蘭花基質和沃施園藝通用培養土種植時金毛狗葉數、葉長和葉寬無顯著差異，說明2種基質都比較適于金毛狗脊幼苗種植，而使用田土和烤煙基質種植時金毛狗長勢較差；以珍珠巖為基質種植金毛狗幼苗時，各營養液間葉數、葉長和葉寬均無顯著性差異，長勢較好，顯著優于對照，說明花卉植物營養液、景美通用家庭園藝營養液、通用營養液以及云大中天植物營養液對金毛狗脊幼苗生長有較好的促進作用。

2) 分株繁育。除用孢子進行有性繁殖外，金毛狗脊還可通過根狀莖進行無性繁殖即分株繁殖產生新的植株。分株繁殖具有操作方便、方法簡單、管理粗放且能在短時間內成苗的特點，繁殖方法經濟有效。吳文和等[15]認為，將野生金毛狗脊植株分切成2～3株，每株帶有一定數量的不定根和葉片，對葉片進行適當修剪有利于成活；分株時于切口處涂上草木灰可殺菌及防止切口處受到感染，促進切口愈合，且草木灰礦物質含量高，有利于塊莖生長吸收。蒲立立[19]對金毛狗脊分株繁殖技術研究發現，金毛狗脊分株繁殖最佳時期是3月初，成苗率高達83.33%，長勢好；4月初氣溫偏高，植物新陳代謝快，有機物積累較少并且切口不易愈合；選取長為21～30 cm或粗3～6 cm的根莖分株時，成苗率較高；根莖長度在31～40 cm或粗11～14 cm時成苗率低。因此，在進行金毛狗脊分株繁殖時，選擇合適規格的根莖，有利于金毛狗脊的成活和生長。蘇鈺琴等[21]選取金毛狗脊帶葉柄的根莖和帶生長點的根莖浸泡于植物激素中，研究金毛狗脊分株繁殖效果，結果表明，金毛狗脊分株繁殖最佳方法是將塊莖切成帶頂芽的根莖，切塊大小為10 cm，用濃度為150 mg/L的NAA浸泡10 min，生根率為72%；或用濃度為300 mg/L的IBA浸泡10 min，生根率為71%。

3) 無菌離體繁育。目前，金毛狗脊無菌離體繁育均以孢子為外植體，因此其無菌離體繁育的本質為孢子繁育。影響蕨類植物無菌培養的因素主要包括光照、溫度、無機鹽、糖類、貯藏時間、激素類物質等。李雪等[22]以孢子為外植體進行金毛狗脊無菌離體培養技術研究，建立金毛狗脊植株再生技術體系：孢子采用2%次氯酸鈉消毒10～12 min獲得無菌材料最佳；孢子萌發受培養基鹽離子影響很小，其平均萌發率為91.25%；形成原葉體需60～90 d；原葉體誘導孢子體最佳培養基為1/10MS，生成孢子體需80～110 d。孢子體增殖培養基1/4MS+KT 2 mg/L+NAA 0.1 mg/L+蔗糖30 g/L+卡拉膠4.5 g/L，pH 5.8；生根培養基為MS+0.1% AC+蔗糖30 g/L+卡拉膠4.5 g/L，pH 5.8；植株經5～7 d煉苗后洗凈根部培養基，移栽于基質為泥炭∶珍珠巖∶河沙∶苔蘚=4∶1∶1∶1的穴盤中，在濕度80%～95%，光強1 000～2 000 lx，溫度22～28℃的環境下生長6周后成活率達98.67%。王益和[23]研究發現，添加有2 mg/L GA的MS培養基(pH 6.5)有利于孢子萌發和原葉體形成；添加2 mg/L NAA或2 mg/L 2，4-D的馬鈴薯培養基(pH 7.0)有利于孢子體形成，并且生根多，有利于壯苗培育。蒲立立[19]采用正交設計試驗研究不同濃度無機鹽、蔗糖、GA3、6-BA和IAA對金毛狗脊孢子萌發和配子體發育的影響，結果表明，在金毛狗脊孢子萌發、配子體發育和幼孢子體形成一系列過程中，需要的無機鹽、蔗糖、GA3、6-BA和IAA濃度不一致，以1/8MS+3%蔗糖+0.04 mg/L 6-BA+0.02 mg/L IAA培養基為金毛狗脊孢子萌發的最佳培養基，1/2MS +3%蔗糖+0.04 mg/L GA3+0.04 mg/L 6-BA是實現金毛狗脊配子體向孢子體轉化的理想培養基。

3.2 回歸保育

回歸保育也稱再引入，是將人工繁殖體重新放回適合其生存的野生環境中，重建較為完善的生態系統，提高生態系統生物多樣性及群落穩定性，建立可自我維持的種群，是基于遷地保護的種質保存和種苗繁育技術的一種珍稀瀕危植物保育方式，是聯系遷地保護與就地保護的重要橋梁，也是遷地保護的珍稀瀕危植物的最終歸宿[24]。金毛狗脊的回歸保育須根據其生長發育規律、野生原種適生環境及瀕危原因綜合考慮回歸保育的類型、種苗質量和最佳回歸時機、回歸適宜區域的選擇及回歸野外后的管理和監控等方面，以制定適宜的回歸保育方案。

3.2.1 回歸保育類型 回歸保育主要有增強回歸、重建回歸和引種回歸3種類型[25]。增強回歸是在原有種群基礎上，通過回歸增加物種數量；重建回歸即選擇原來有分布但現在已經消失的生境對物種進行種植，其目的是通種群的釋放與管理，擴大物種的分布范圍；引種回歸是將物種回歸到合適的生境中，而不清楚該生境原來是否有回歸物種的分布。由于金毛狗脊在我國地理分布較廣，遍及我國18個省、自治區和直轄市[26]，但有些分布區原有種群數量減少或整個種群消失。因此可通過增強回歸在原有種群基礎上，增加金毛狗脊種群數量；通過重建回歸重新釋放金毛狗脊群體，回歸到原種群已消失的分布區，以恢復原有金毛狗脊分布范圍。考慮到金毛狗脊資源現狀及回歸保育的資金和人力投入，對于主要分布區的金毛狗脊野生資源只須要限制亂采亂挖現象，保證現有資源正常更新和繁殖即可，至于引種回歸則意義不大。

3.2.2 適宜區域選擇 回歸保育適宜區域的選擇必須根據回歸物種的生長發育規律、野生原種適生環境及瀕危原因綜合考慮。金毛狗脊生長于我國亞熱帶和熱帶地區，年平均氣溫14～17℃，1月平均氣溫3～6℃，7月平均氣溫24～28℃，年降水量1 100～1 300 mm，亞熱帶濕潤溫暖氣候最適于其生長。金毛狗脊喜酸性土壤，在紅壤、黃壤上均可生長，聚集叢生，生于海拔250～960 m以下的中山、低山的下部及溪溝，河谷兩側向上延伸一般不超過20 m，坡度10～60°。對適宜度要求極高，金毛狗脊是酸性土指示植物，栽培成活與否，很大程度上依賴于苗床土壤的適宜程度。苗床土壤首先要滿足偏酸性，pH 4.5左右[27]，金毛狗脊主要分布于亞熱帶及熱帶地區灌木林下或溫濕草坡溝邊地帶，這些地方的土表落葉層厚、腐殖質含量高，其原生境土壤具有肥沃疏松、有機質含量高的特點。在進行金毛狗脊回歸區域的選擇時應優先選擇與其野生原種生境特點相似的區域。為便于金毛狗回歸保育的實施及后期的管理和監控，最好選在國家或各地方自然保護區、國有林場等區域內。

3.2.3 種苗繁育 藥用植物跟一般非藥用植物不同，在回歸保育的同時要盡量保留其野生原種的生物學特性及其藥效遺傳特性。雖然通過常規孢子繁育、分株繁育和無菌離體繁育3種繁育方式都可獲得金毛狗脊實生苗，但由于回歸野外，除種苗用量大外還要求能較好地保持其遺傳特性。而常規孢子繁育在經歷配子體和孢子體階段時，容易受到各種生態因子和人為因素的影響而導致繁殖失敗；分株繁育雖具有操作方便、方法簡單、管理粗放并且能在短時間內成苗的特點，但其繁殖體是從野生原植株上機械分離下來，不但對原野生植株有所損傷，而且數量有限。可見常規孢子繁育和分株繁育均無法滿足回歸所需大量種苗的要求。而金毛狗脊孢子無菌離體繁育不但有充足的外植體(孢子)來源，繁殖系數大，可規模化育苗，培養條件人為可控，不受季節更替的限制，而且能較好地保持其遺傳特性。因此，建議通過無菌離體繁育的方式來獲得金毛狗脊回歸種苗。種源要求為金毛狗野生原種，苗木必須健壯無病蟲害，以保證正常生長和避免對回歸生境的危害。無菌苗的繼代次數不宜太長，若在人工條件下已經繁殖多代，會由于不易去馴化而失去一定的繁殖和自衛能力，導致難以適應野外惡劣環境而無法生存。無菌離體繁育的具體方法可參照李雪等[22]建立的金毛狗脊植株再生技術體系進行。

3.2.4 移栽 金毛狗脊移栽時間在早春為宜，選陰天移栽為最佳。選擇長勢良好、株高10～15 cm、根系發達、無污染的健壯植株進行定植。定栽時宜選擇帶基質移栽，以利成活。覆土后注意壓實，并澆足定根水，使根系及基質與土壤緊密結合。覆土不宜過深或過淺，過深不利于根系生長，過淺則易導致幼苗干死，控制在5～8 cm為宜。

3.2.5 后期管護與監測 定植后10～20 d，若無自然降雨則人工澆水1次，若發現有死苗須及時補植。注意防旱并勤除草松土，保持土壤濕潤透氣，松土宜淺，以防傷主根。成活后減少澆水，以促進幼苗根系入土伸長、增粗，控制幼苗徒長。同時注意排水，特別是在雨季和秋末，防止根系外露和爛根。待植株健壯生長后每隔半年清除纏繞的枝蔓。

4 小結與展望

一系列內因和外因的共同作用加劇藥用植物金毛狗脊的瀕危程度，為實現對金毛狗脊資源的可持續利用，對藥用植物金毛狗脊的保育學研究與實踐勢在必行。藥用植物的保育不同于一般植物，不僅要保護其野生原種免于瀕危或滅絕，而且要注意保持其藥效不喪失。保護物種需要研究種群的生活條件和干擾對其生存能力的影響，保護藥效需要研究藥效成分積累動態及各種環境和遺傳因子對成分積累的影響[28]。通過封禁、輪采及人工管理等就地保育手段可實現對金毛狗脊原始種群及生境的有效保護，從而為遷地保育的原始材料來源提供保障，為回歸保育的生境選擇提供實體參考。而通過遷地保育能方便研究金毛狗脊的遺傳、繁殖、生長發育規律，提取其有效成分，研究其藥效的形成與維持規律。

藥用植物需要在特定的環境下才能合成或積累藥用活性成分，有些藥用植物離開原生境其藥效也會下降或消失。因此最終還需通過回歸保育，將人工繁殖體重新放回適合其生存的野生環境中，以增加金毛狗脊野生種群的數量，擴大野生資源分布范圍，重建較為完善的生態系統，提高生態系統生物多樣性及群落穩定性，使其“源于自然，歸于自然”。此外，為保護金毛狗脊現有種群和將來回歸種群的生長和正常繁殖，當地政府和國家相關部門應加大對其分布區的監管力度，以鞏固其保育成果，最終實現對金毛狗脊資源的可持續利用。最后，還需對金毛狗脊保育效果進行評價與反饋，了解保育策略實施后其分布區域、蘊藏量、年允采量、市場供應量等是否有所增加，是否能保持其原有的遺傳特征、化學特征和藥效特征等。